特許 7458397 漏電検出装置、車両用電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-21

(45)【発行日】2024-03-29

(54)【発明の名称】漏電検出装置、車両用電源システム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/52 20200101AFI20240322BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20240322BHJP

【ＦＩ】

G01R31/52

B60L3/00 S

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021528227

(86)(22)【出願日】2020-06-15

(86)【国際出願番号】 JP2020023446

(87)【国際公開番号】W WO2020262082

(87)【国際公開日】2020-12-30

【審査請求日】2023-03-02

(31)【優先権主張番号】P 2019121503

(32)【優先日】2019-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001889

【氏名又は名称】三洋電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123102

【弁理士】

【氏名又は名称】宗田 悟志

(72)【発明者】

【氏名】中山 正人

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１９２６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５１５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６３２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６６７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２３３８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０７４３９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２８７９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２４９７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４００７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２０９３３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／５０

Ｇ０１Ｒ ２７／０２

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

Ｇ０１Ｒ ３１／００

Ｈ０１Ｍ １０／４２

Ｈ０２Ｈ ３／１６

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｂ６０Ｒ １６／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アースと絶縁された状態で、負荷に接続されている蓄電部の電流経路に一端が接続されるカップリングコンデンサと、
周期的に変化する周期電圧を生成して、前記カップリングコンデンサの他端に第１抵抗を介して印加する電圧出力部と、
前記カップリングコンデンサと前記第１抵抗との間の接続点と、所定の固定電位との間に直列に接続された第２抵抗および第３抵抗と、
前記第２抵抗と前記第３抵抗との間の分圧点の電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部により測定された電圧をもとに、前記蓄電部の電流経路と前記アース間の漏電の有無を判定する漏電判定部と、
を備え、
前記固定電位は、前記電圧測定部の測定レンジの中間電位に設定され、
前記第２抵抗と前記第３抵抗との分圧比は、前記電圧測定部の測定レンジと、検出したい電圧範囲の比に応じて設定されることを特徴とする漏電検出装置。

【請求項2】

アースと絶縁された状態で、負荷に接続されている蓄電部の電流経路に一端が接続されるカップリングコンデンサと、
周期的に変化する周期電圧を生成して、前記カップリングコンデンサの他端に第１抵抗を介して印加する電圧出力部と、
前記カップリングコンデンサと前記第１抵抗との間の接続点と、所定の固定電位との間に直列に接続された第２抵抗および第３抵抗と、
前記第２抵抗と前記第３抵抗との間の分圧点の電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部により測定された電圧をもとに、前記蓄電部の電流経路と前記アース間の漏電の有無を判定する漏電判定部と、
前記第３抵抗と前記固定電位との間に接続されるスイッチと、を備え、
前記漏電判定部は、前記スイッチのオン状態において、前記第２抵抗と前記第３抵抗との分圧比に応じて復元した電圧の振幅全体が前記電圧測定部の測定レンジに収まる場合、前記スイッチをオフさせることを特徴とする漏電検出装置。

【請求項3】

車両のシャーシアースと絶縁された状態で搭載され、前記車両内の負荷に電力を供給する蓄電部と、
請求項１または２に記載の漏電検出装置と、
を備えることを特徴とする車両用電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アースから絶縁された負荷の漏電を検出する漏電検出装置、車両用電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ハイブリッド車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）が普及してきている。これらの電動車両には、補機電池（一般的に１２Ｖ出力の鉛電池）と別に高電圧の駆動用電池（トラクションバッテリ）が搭載される。感電を防止するために、高電圧の駆動用電池、インバータ、走行用モータを含む強電回路と、車両のボディ（シャーシアース）間は絶縁される。

【0003】

強電回路の車両側のプラス配線とシャーシアース間、及び強電回路の車両側のマイナス配線とシャーシアース間には、それぞれＹコンデンサが挿入され、高電圧の駆動用電池から車両側の負荷に供給される電源が安定化されている。強電回路とシャーシアース間の絶縁抵抗を監視して漏電を検出する漏電検出装置が搭載される。

【0004】

ＡＣ方式の漏電検出装置では、駆動用電池の正極端子または負極端子に、抵抗とカップリングコンデンサを介してパルス電圧を印加し、当該抵抗と当該カップリングコンデンサとの接続点の電圧を測定し、漏電の有無を検出する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－２５０２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＡＣ方式における上記構成では、電池側と車両側の間に接続されるメインリレー（コンタクタ）の開閉時などの漏電状態の急変時に、上記測定点の電圧が測定レンジから外れることがある。

【0007】

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、漏電検出装置において、測定点の電圧が測定レンジから外れる期間を短縮させる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本開示のある態様の漏電検出装置は、アースと絶縁された状態で、負荷に接続されている蓄電部の電流経路に一端が接続されるカップリングコンデンサと、周期的に変化する周期電圧を生成して、前記カップリングコンデンサの他端に第１抵抗を介して印加する電圧出力部と、前記カップリングコンデンサと前記第１抵抗との間の接続点と、所定の固定電位との間に直列に接続された第２抵抗および第３抵抗と、前記第２抵抗と前記第３抵抗との間の分圧点の電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部により測定された電圧をもとに、前記蓄電部の電流経路と前記アース間の漏電の有無を判定する漏電判定部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、漏電検出装置において、測定点の電圧が測定レンジから外れる期間を短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】比較例に係る漏電検出装置を備える電源システムの構成を説明するための図である。

【図2】比較例における、印加パルス波形と測定電圧波形の一例を示す図である。

【図3】実施の形態１に係る漏電検出装置を備える電源システムの構成を説明するための図である。

【図4】メインリレーがオンしたときの測定電圧波形の一例を示す図である。

【図5】実施の形態２に係る漏電検出装置を備える電源システムの構成を説明するための図である。

【図6】実施の形態３に係る漏電検出装置を備える電源システムの構成を説明するための図である。

【図7】実施の形態４に係る漏電検出装置を備える電源システムの構成を説明するための図である。

【図8】図８（ａ）－（ｂ）は、実施の形態１～３と、実施の形態４の測定電圧の圧縮方式の違いを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（比較例）
図１は、比較例に係る漏電検出装置１０を備える電源システム５の構成を説明するための図である。電源システム５は電動車両に搭載される。電源システム５は電動車両内において、補機電池（通常、１２Ｖ出力の鉛電池が使用される）と別に設けられる。電源システム５は、高電圧の蓄電部２０、及び漏電検出装置１０を含む。蓄電部２０は、直列接続された複数のセルＥ１－Ｅｎを含む。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル（公称電圧：３．６－３．７Ｖ）を使用する例を想定する。

【0012】

電動車両は高電圧の負荷として、インバータ２及びモータ３を備える。蓄電部２０の正極とインバータ２の一端がプラス配線Ｌｐで接続され、蓄電部２０の負極とインバータ２の他端がマイナス配線Ｌｍで接続される。プラス配線Ｌｐに正側メインリレーＭＲｐが挿入され、マイナス配線Ｌｍに負側メインリレーＭＲｍが挿入される。正側メインリレーＭＲｐと負側メインリレーＭＲｍは、蓄電部２０と電動車両内の高電圧の負荷との間の導通／遮断を制御するコンタクタとして機能する。なおリレーの代わりに、高耐圧・高絶縁の半導体スイッチを使用することも可能である。

【0013】

インバータ２は、蓄電部２０とモータ３の間に接続される双方向インバータである。インバータ２は力行時、蓄電部２０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ３に供給する。回生時、モータ３から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電部２０に供給する。モータ３には例えば、三相交流モータが使用される。モータ３は力行時、インバータ２から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ２に供給する。

【0014】

蓄電部２０は、電動車両のシャーシアースと絶縁された状態で電動車両に搭載される。補機電池は、負極がシャーシアースと導通した状態で電動車両に搭載される。なお、正側メインリレーＭＲｐよりインバータ２側のプラス配線Ｌｐとシャーシアース間が正側ＹコンデンサＣｐを介して接続される。また、負側メインリレーＭＲｍよりインバータ２側のマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間が負側ＹコンデンサＣｍを介して接続される。正側ＹコンデンサＣｐ及び負側ＹコンデンサＣｍは、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間、及びマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間をそれぞれ直流的に絶縁するとともに、プラス配線Ｌｐ及びマイナス配線Ｌｍの電圧を安定化させる作用を有する。

【0015】

蓄電部２０がシャーシアースから理想的に絶縁されている場合、蓄電部２０の中間電位がシャーシアースの電位近辺に維持される。例えば、蓄電部２０の両端電圧が２５０Ｖの場合、蓄電部２０の正極電位が＋１２５Ｖ近辺、負極電位が－１２５Ｖ近辺に維持される。高電圧の蓄電部２０とシャーシアース間が導通した状態で、人間が電動車両の露出した導電部に触れると感電する危険がある。そこで高電圧の蓄電部２０を搭載した電動車両では、漏電検出装置１０を搭載して、高電圧の車両負荷に接続されている蓄電部２０の電流経路とシャーシアース間の絶縁状態を監視する必要がある。図１では、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間の絶縁状態を正側漏電抵抗Ｒｌｐ、マイナス配線Ｌｍとシャーシアース間の絶縁状態を負側漏電抵抗Ｒｌｍと表している。

【0016】

比較例では漏電検出装置１０は、カップリングコンデンサＣｃ、第１抵抗Ｒ１、ＡＮＤゲートＧ１、第２抵抗Ｒ２、第１オペアンプＯＰ１及び制御部１１を含む。制御部１１は、発振部１１ａ、電圧測定部１１ｂ及び漏電判定部１１ｃを含む。制御部１１は例えば、マイクロコンピュータ及び不揮発メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ）により構成することができる。

【0017】

カップリングコンデンサＣｃは、蓄電部２０の電流経路に一端が接続される。図１に示す例では蓄電部２０の負極にカップリングコンデンサＣｃの一端が接続されている。なお、カップリングコンデンサＣｃの一端は、蓄電部２０の正極に接続されてもよいし、蓄電部２０内の複数のセルＥ１－Ｅｎのいずれかのノードに接続されてもよい。カップリングコンデンサＣｃの他端は、第１抵抗Ｒ１を介して電圧出力部の出力端に接続される。カップリングコンデンサＣｃの他端と第１抵抗Ｒ１との間の接続点が測定点Ａとなる。なお、第１抵抗Ｒ１の代わりに他のインピーダンス素子を使用してもよい。

【0018】

図１ではカップリングコンデンサＣｃに、比較的安価に大容量化することができるアルミ電解コンデンサが使用されている。アルミ電解コンデンサは極性を有しており、図１ではアルミ電解コンデンサの正極が測定点Ａに接続され、アルミ電解コンデンサの負極が蓄電部２０の負極に接続されている。カップリングコンデンサＣｃは、複数のアルミ電解コンデンサが直列に接続されて構成されていてもよい。この場合、１つのコンデンサがショート故障しても、残りのコンデンサにより直流的な絶縁を維持することができる。

【0019】

上記の電圧出力部は、周期的に変化する周期電圧を生成して、生成した周期電圧をカップリングコンデンサＣｃの他端に第１抵抗Ｒ１を介して印加する。以下、本明細書では周期電圧として矩形波電圧を使用する例を想定する。

【0020】

電圧出力部は、発振部１１ａ及びＡＮＤゲートＧ１を含む。発振部１１ａは、マルチバイブレータや局部発振器を含み、予め設定された周波数の矩形波を発生させる。発振部１１ａにより生成された矩形波電圧は、ＡＮＤゲートＧ１の第１入力端子に入力される。ＡＮＤゲートＧ１の第２入力端子は、電源電位Ｖｃｃに接続される。ＡＮＤゲートＧ１は、第１入力端子に入力される矩形波電圧がハイレベルのとき、ハイレベル（電源電位Ｖｃｃ）を出力し、第１入力端子に入力される矩形波電圧がローレベルのとき、ローレベル（グラウンド電位）を出力する。グラウンド電位は、シャーシアースに接続されている。以下、電源電位Ｖｃｃが５Ｖ、グラウンド電位が０Ｖの例を想定する。

【0021】

ＡＮＤゲートＧ１は、制御部１１と測定点Ａを分離するバッファとして機能する。ＡＮＤゲートＧ１はバッファの一例である。例えば、ＡＮＤゲートの代わりに、ＯＲゲートやボルテージフォロワを使用してもよい。ＯＲゲートを使用する場合、ＯＲゲートの第２入力端子にはグラウンド電位が接続される。

【0022】

測定点Ａは、第２抵抗Ｒ２を介して第１オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続される。第１オペアンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子が接続される。第１オペアンプＯＰ１は、増幅率が１倍でインピーダンス変換だけを行うボルテージフォロアとして機能する。第１オペアンプＯＰ１は、測定点Ａの電圧を電圧測定部１１ｂに出力する。

【0023】

電圧測定部１１ｂは測定点Ａの電圧を測定する。電圧測定部１１ｂはＡ／Ｄコンバータを含み、当該Ａ／Ｄコンバータは、発振部１１ａにより生成される矩形波電圧の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジのタイミングに同期したタイミングで、測定点Ａのアナログ電圧をサンプリングし、サンプリングしたアナログ電圧をデジタル値に変換する。矩形波電圧の立ち上がりエッジのタイミングでサンプリングされた電圧は、測定された電圧波形の下側ピーク値に相当し、矩形波電圧の立ち下がりエッジのタイミングでサンプリングされた電圧は、測定された電圧波形の上側ピーク値に相当する。なお、矩形波電圧の鈍りを考慮して、下側ピーク値をサンプリングすべきタイミングと、上側ピーク値をサンプリングすべきタイミングが調整されていてもよい。当該Ａ／Ｄコンバータは、測定点Ａのアナログ電圧を変換したデジタル値を漏電判定部１１ｃに出力する。

【0024】

漏電判定部１１ｃは、電圧測定部１１ｂにより測定された測定点Ａの電圧をもとに、蓄電部２０の電流経路とシャーシアース間の漏電の有無を判定する。漏電判定部１１ｃは、上側ピーク値と下側ピーク値との差分で示されるピークピーク値が、設定値より小さい場合、蓄電部２０の電流経路とシャーシアース間に漏電が発生していると判定する。当該設定値は、設計者による実験やシミュレーションにより予め導出された漏電発生時の測定電圧波形のピークピーク値をもとに決定される。蓄電部２０の電流経路とシャーシアース間に漏電が発生している場合、ＡＮＤゲートＧ１から、検出抵抗として作用している第１抵抗Ｒ１を介してカップリングコンデンサＣｃに交流電流が流れる。第１抵抗Ｒ１に電流が流れると、電圧降下により測定点Ａの電圧振幅が縮小する。

【0025】

図２は、比較例における、印加パルス波形と測定電圧波形の一例を示す図である。電圧出力部から測定点Ａに印加されるパルス波形は、ハイサイド電位が５Ｖでローサイド電位が０Ｖに設定されている。漏電判定部１１ｃは、測定点Ａにパルス電圧が印加されている期間に測定された電圧波形の上側ピーク値Ｖｐ１と下側ピーク値Ｖｐ２を特定し、上側ピーク値Ｖｐ１と下側ピーク値Ｖｐ２との差分で規定されるピークピーク値をもとに漏電の有無を判定する。

【0026】

（実施の形態１）
図３は、実施の形態１に係る漏電検出装置１０を備える電源システム５の構成を説明するための図である。以下、図１に示した比較例に係る電源システム５の構成との相違点を説明する。実施の形態１では、第２抵抗Ｒ２と第１オペアンプＯＰ１の非反転入力端子との間の接続点と、所定の固定電位との間に第３抵抗Ｒ３が接続される。即ち、測定点Ａと当該固定電位との間に、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３が直列に接続される。第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧点電圧が第１オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力される。即ち、電圧測定部１１ｂは、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧点電圧を測定することになる。

【0027】

当該固定電位は、電圧測定部１１ｂの測定レンジを規定する、第１オペアンプＯＰ１の入力電圧範囲の中間電位に設定される。実施の形態１では、第１オペアンプＯＰ１の入力電圧範囲は０～５Ｖの範囲であるため、当該固定電位は２．５Ｖに設定される。

【0028】

実施の形態１では、第３抵抗Ｒ３の抵抗値と第２抵抗Ｒ２の抵抗値の関係を、１：２に設定しているため、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧点電圧は、測定点Ａの電圧の１／３に圧縮された電圧となる。

【0029】

漏電判定部１１ｃは、電圧測定部１１ｂにより測定された電圧の振幅値をもとに、漏電抵抗変換テーブルを参照して漏電抵抗値を算出し、蓄電部２０の電流経路とシャーシアース間の漏電の有無を判定する。

【0030】

メインリレーＭＲｐ、ＭＲｍがオンすると蓄電部２０の電圧が大きく変動し、それに伴い、電圧出力部から第１抵抗Ｒ１を介してカップリングコンデンサＣｃに充電電流が流れる。この場合、測定点Ａの電圧が大きく低下し、電圧測定部１１ｂの測定レンジ（０～５Ｖ）の下に大きく外れる。測定点Ａの電圧は、カップリングコンデンサＣｃの充電電流の減少に伴い、中間電位（２．５Ｖ）に戻っていき、カップリングコンデンサＣｃの充電が完了した時点で中間電位（２．５Ｖ）に復帰する。漏電抵抗Ｒｌｐが大きい場合、測定点Ａの電圧波形の全体が測定レンジ（０～５Ｖ）に入るまでに３０秒以上を要する場合もある。

【0031】

図４は、メインリレーＭＲｐ、ＭＲｍがオンしたときの測定電圧波形の一例を示す図である。比較例では、測定点Ａの電圧をそのまま測定している。図４に示す例では、メインリレーＭＲｐ、ＭＲｍのオンに伴い、測定電圧が－２５０Ｖ近辺まで低下している。これに対して実施の形態１では、測定点Ａの電圧を１／３倍に圧縮して測定している。図４に示す例では、メインリレーＭＲｐ、ＭＲｍのオンに伴い、測定電圧が－８３Ｖ近辺まで低下している。なおいずれの場合も、電圧測定部１１ｂには測定電圧が下限（０Ｖ）に張り付いて見える。

【0032】

漏電を判定するには、ピークピーク値を算出する必要があるため、電圧測定部１１ｂに入力される電圧の振幅全体が測定レンジ（０～５Ｖ）内に収まる必要がある。比較例に係る測定電圧波形と実施の形態１に係る測定電圧波形を比較すると、後者の方が測定レンジ（０～５Ｖ）内に収まるまでの時間が大幅に短縮されることが分かる。

【0033】

なお、測定点Ａの電圧が測定レンジの上に外れる場合もある。何らかの要因でカップリングコンデンサＣｃが充電された状態において、メインリレーＭＲｐ、ＭＲｍがオン又はオフすると、カップリングコンデンサＣｃから第１抵抗Ｒ１を介して電圧出力部の方向へ放電電流が流れる。この場合、測定点Ａの電圧が大きく上昇し、測定レンジの上に大きく外れる。この場合も同様に実施の形態１では、測定レンジ内に収まるまでの時間を大幅に短縮することができる。

【0034】

以上説明したように実施の形態１によれば、測定点Ａの電圧を分圧して測定することにより、測定点Ａの電圧が測定レンジから外れる期間を短縮させることができる。これにより、漏電判定ができない期間を減らすことができ、安全性を向上させることができる。また、電圧測定部１１ｂの前段にバンドパスフィルタやハイパスフィルタを設ける必要もないため、回路規模の増大やコストの上昇を抑えることができる。

【0035】

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る漏電検出装置１０を備える電源システム５の構成を説明するための図である。以下、図３に示した実施の形態１に係る電源システム５の構成との相違点を説明する。実施の形態１では、測定点Ａの電圧を１／３に分圧する例を説明した。この場合、電圧測定部１１ｂに入力される電圧の振幅が１／３になる。振幅が１／３になると、電圧測定部１１ｂ内のＡ／Ｄコンバータの測定誤差の影響が３倍になる。このように測定電圧の圧縮による測定可能時間の確保と、検出精度はトレードオフの関係にある。即ち、圧縮率を大きくして測定可能時間を長く確保するほど検出精度が低下し、圧縮率を低くするほど検出精度の低下を抑えることができる。

【0036】

実施の形態２では、測定電圧を圧縮する電圧取得部と、測定電圧を圧縮しない電圧取得部を併設する。具体的には、図３に示した実施の形態１に係る電源システム５の構成に、第４抵抗Ｒ４と第２オペアンプＯＰ２が追加される。図５に示す第４抵抗Ｒ４と第２オペアンプＯＰ２は、図１に示した第２抵抗Ｒ２と第１オペアンプＯＰ１に対応する。

【0037】

漏電判定部１１ｃは、測定電圧を圧縮する電圧取得部から入力された電圧をもとに、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３との分圧比に応じて復元した電圧の振幅全体が測定レンジに収まっている場合、測定電圧を圧縮しない電圧取得部から入力された電圧の測定電圧の振幅値をもとに漏電の有無を判定する。漏電判定部１１ｃは、復元した電圧の振幅全体が測定レンジに収まっていない場合、測定電圧を圧縮する電圧取得部から入力された電圧の振幅値をもとに、漏電抵抗変換テーブルを参照して漏電抵抗値を算出し、漏電の有無を判定する。

【0038】

以上説明したように実施の形態２によれば、検出精度が低下する期間を減らしつつ、測定点Ａの電圧が測定レンジから外れる期間を短縮させることができる。

【0039】

（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係る漏電検出装置１０を備える電源システム５の構成を説明するための図である。以下、図３に示した実施の形態１に係る電源システム５の構成との相違点を説明する。実施の形態３では、固定電位Ｖｃｃ／２と第３抵抗Ｒ３との間に第１スイッチＳ１が接続される。第１スイッチＳ１には半導体スイッチを用いることができる。

【0040】

漏電判定部１１ｃは、第１スイッチＳ１のオン状態において、電圧測定部１１ｂにより測定された電圧に抵抗分圧比に応じた倍率を掛けて、圧縮前の電圧を復元する。漏電判定部１１ｃは、復元した電圧の振幅全体が電圧測定部１１ｂの測定レンジに収まる場合、第１スイッチをターンオフする。漏電判定部１１ｃは、第１スイッチＳ１のオフ状態において、電圧測定部１１ｂにより測定された電圧をそのまま測定電圧として使用する。漏電判定部１１ｃは、第１スイッチＳ１のオフ状態において、測定された電圧の振幅全体が電圧測定部１１ｂの測定レンジに収まらない場合、第１スイッチをターンオンする。

【0041】

以上説明したように実施の形態３によれば、実施の形態２と同様の効果を奏する。なお図６には、第１ツェナーダイオードＺＤ１及び第２ツェナーダイオードＺＤ２が描かれている。第１ツェナーダイオードＺＤ１は、ＡＮＤゲートＧ１の出力端子と第１抵抗Ｒ１との間の接続点と、シャーシアース間に接続される。第２ツェナーダイオードＺＤ２は、第１オペアンプＯＰ１の非反転入力端子と第２抵抗Ｒ２との間の接続点と、シャーシアース間に接続される。第１ツェナーダイオードＺＤ１又は第２ツェナーダイオードＺＤ２は、メインリレーＭＲｐ、ＭＲｍの開閉や電源システム５の負荷変動に起因して、ＡＮＤゲートＧ１又は第１オペアンプＯＰ１に過電圧が印加されることを防止する。

【0042】

図１、図３、図５には描かれていないが、実際には第１ツェナーダイオードＺＤ１及び第２ツェナーダイオードＺＤ２が設置されることが一般的である。図５に示した構成に第２ツェナーダイオードＺＤ２が設置される場合、測定点Ａの電位がシャーシアースの電位より低くなると、第２ツェナーダイオードＺＤ２が導通し、シャーシアースから第２ツェナーダイオードＺＤ２を介して測定点Ａに電流に流れる。この場合、測定点Ａの電位が不安定になり、測定電圧の検出精度が低下する。実施の形態３では、第２ツェナーダイオードＺＤ２の導通時の影響を緩和することができる。

【0043】

（実施の形態４）
図７は、実施の形態４に係る漏電検出装置１０を備える電源システム５の構成を説明するための図である。以下、図６に示した実施の形態３に係る電源システム５の構成との相違点を説明する。実施の形態４では、第３抵抗Ｒ３の一端に接続される固定電位の電位を切り替えることができる。

【0044】

電圧測定部１１ｂの測定レンジ（０～５Ｖ）の上限電位（５Ｖ）に設定された第１固定電位と、下限電位（０Ｖ）に設定された第２固定電位との間に、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２が直列に接続される。第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２には半導体スイッチを用いることができる。例えば、第１スイッチＳ１にＰチャンネル型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、第２スイッチＳ２にＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。

【0045】

第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２との間の接続点と、第３抵抗Ｒ３の第２抵抗Ｒ２と接続されていない側の端子が接続される。実施の形態４では、第３抵抗Ｒ３の抵抗値と第２抵抗Ｒ２の抵抗値を同じに設定しているため、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧比は１：１になる。即ち、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧点電圧は、測定点Ａの電圧の１／２に圧縮された電圧となる。

【0046】

漏電判定部１１ｃは、測定された電圧が電圧測定部１１ｂの測定レンジの上限に張り付いている場合、第１スイッチＳ１をオフ状態、第２スイッチＳ２をオン状態に制御する。漏電判定部１１ｃは、測定された電圧が電圧測定部１１ｂの測定レンジの下限に張り付いている場合、第１スイッチＳ１をオン状態、第２スイッチＳ２をオフ状態に制御する。

【0047】

漏電判定部１１ｃは、第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２の一方がオン状態で他方がオフ状態のときにおいて、測定された電圧の振幅全体が電圧測定部１１ｂの測定レンジに収まっている場合、第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２の両方をオフ状態に制御してもよい。その状態においても、測定された電圧の振幅全体が電圧測定部１１ｂの測定レンジに収まっている場合、漏電判定部１１ｃはその状態を維持する。第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２の両方がオフの状態において、測定された電圧の振幅全体が電圧測定部１１ｂの測定レンジに収まらない場合、漏電判定部１１ｃは元の状態に戻す。なお、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２を設けずに、第３抵抗Ｒ３の他端に、制御部１１の出力ポートから上限電位（５Ｖ）または下限電位（０Ｖ）を印加する構成でもよい。

【0048】

図８（ａ）－（ｂ）は、実施の形態１～３と、実施の形態４の測定電圧の圧縮方式の違いを説明するための図である。図８（ａ）－（ｂ）に示す例は、－５～＋１０Ｖの範囲にある測定点Ａの電圧を検出可能とするための圧縮方式を示している。電圧測定部１１ｂによる実測範囲はいずれも０～＋５Ｖの範囲である。図８（ａ）は、実施の形態１～３の圧縮方式を示している。実施の形態１～３では、第３抵抗Ｒ３がＶｃｃ／２（２．５Ｖ）に接続される。第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧比が２：１であるため、０～＋５Ｖの範囲の電圧から、－５～＋１０Ｖの範囲の電圧が検出可能である。

【0049】

図８（ｂ）は、実施の形態４の圧縮方式を示している。実施の形態４では、測定電圧波形が上側にあるとき第３抵抗Ｒ３がＧＮＤ（０Ｖ）に接続される。第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧比が１：１であるため、０～＋５Ｖの範囲の電圧から、０～＋１０Ｖの範囲の電圧が検出可能である。測定電圧波形が下側にあるとき第３抵抗Ｒ３がＶｃｃ（５Ｖ）に接続される。第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧比が１：１であるため、０～＋５Ｖの範囲の電圧から、－５～＋５Ｖの範囲の電圧が検出可能である。両者を合わせると、０～＋５Ｖの範囲の電圧から、－５～＋１０Ｖの範囲の電圧が検出可能である。

【0050】

以上説明したように実施の形態４によれば、実施の形態１～３と同様の効果を奏する。さらに実施の形態４では、測定電圧の圧縮率を１／２に抑えていることから、検出精度の低下を実施の形態１～３より抑えることができる。

【0051】

以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0052】

上述の実施の形態１～３では第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧比が２：１、実施の形態４では第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧比が１：１の例を説明した。この点、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の分圧比はこれらの値に限るものではなく、上記トレードオフの関係を考慮しつつ、設計者が任意に設定することができる。

【0053】

上述の実施の形態１～４では、電圧出力部から第１抵抗Ｒ１を介してカップリングコンデンサＣｃに矩形波電圧を印加する例を説明した。この点、正弦波電圧をカップリングコンデンサＣｃに印加してもよい。この場合も漏電判定部１１ｃは、測定点Ａの電圧波形からピークピーク値を特定し、実施の形態１～４と同様に漏電の有無を判定することができる。

【0054】

上述の実施の形態１～４では、漏電検出装置１０を電動車両に搭載して使用する例を説明した。この点、実施の形態１～４に係る漏電検出装置１０は車載用途以外の用途にも適用できる。蓄電部２０、及び蓄電部２０から電力供給を受ける負荷がアースから絶縁されている構成であれば、負荷はどのような負荷であってもよい。例えば、鉄道車両内で使用される負荷であってもよい。

【0055】

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

【0056】

［項目１］
アースと絶縁された状態で、負荷（２）に接続されている蓄電部（２０）の電流経路に一端が接続されるカップリングコンデンサ（Ｃｃ）と、
周期的に変化する周期電圧を生成して、前記カップリングコンデンサ（Ｃｃ）の他端に第１抵抗（Ｒ１）を介して印加する電圧出力部（１１ａ、Ｇ１）と、
前記カップリングコンデンサ（Ｃｃ）と前記第１抵抗（Ｒ１）との間の接続点と、所定の固定電位との間に直列に接続された第２抵抗（Ｒ２）および第３抵抗（Ｒ３）と、
前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）との間の分圧点の電圧を測定する電圧測定部（１１ｂ）と、
前記電圧測定部（１１ｂ）により測定された電圧をもとに、前記蓄電部（２０）の電流経路と前記アース間の漏電の有無を判定する漏電判定部（１１ｃ）と、
を備えることを特徴とする漏電検出装置（１０）。
これによれば、測定点の電圧が測定レンジから外れる期間を短縮させることができる。
［項目２］
前記固定電位は、前記電圧測定部（１１ｂ）の測定レンジの中間電位に設定され、
前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）との分圧比は、前記電圧測定部（１１ｂ）の測定レンジと、検出したい電圧範囲の比に応じて設定されることを特徴とする項目１に記載の漏電検出装置（１０）。
これによれば、測定点の電圧を任意の圧縮率で圧縮することができる。
［項目３］
前記第３抵抗（Ｒ３）と前記固定電位との間に接続されるスイッチ（Ｓ１）をさらに備え、
前記漏電判定部（１１ｃ）は、前記スイッチ（Ｓ１）のオン状態において、前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）との分圧比に応じて復元した電圧の振幅全体が前記電圧測定部（１１ｂ）の測定レンジに収まる場合、前記スイッチ（Ｓ１）をオフさせることを特徴とする項目１または２に記載の漏電検出装置（１０）。
これによれば、圧縮による検出精度が低下する期間を短くすることができる。
［項目４］
前記第３抵抗（Ｒ３）の前記第２抵抗（Ｒ２）と接続されていない側の端子に、前記電圧測定部（１１ｂ）の測定レンジの上限電位に設定された第１固定電位と、下限電位に設定された第２固定電位を印加可能な構成であり、
前記漏電判定部（１１ｃ）は、測定された電圧が前記測定レンジの上限に張り付いている場合、前記第２固定電位を前記端子に印加し、測定された電圧が前記測定レンジの下限に張り付いている場合、前記第１固定電位を前記端子に印加することを特徴とする項目１に記載の漏電検出装置（１０）。
これによれば、圧縮率を抑えて検出精度の低下を抑えることができる。
［項目５］
車両のシャーシアースと絶縁された状態で搭載され、前記車両内の負荷（２）に電力を供給する蓄電部（２０）と、
項目１から４のいずれか１項に記載の漏電検出装置（１０）と、
を備えることを特徴とする車両用電源システム（５）。
これによれば、測定点の電圧が測定レンジから外れる期間が短縮された漏電検出装置（１０）を備える車両用電源システム（５）を実現することができる。

【符号の説明】

【0057】

２ インバータ、 ３ モータ、 Ｌｐ プラス配線、 Ｌｍ マイナス配線、 Ｃｐ 正側Ｙコンデンサ、 Ｃｍ 負側Ｙコンデンサ、 Ｃ１ 平滑用コンデンサ、 Ｒｌｐ 正側漏電抵抗、 Ｒｌｍ 負側漏電抵抗、 ５ 電源システム、 ２０ 蓄電部、 Ｅ１～Ｅｎ セル、 １０ 漏電検出装置、 １１ 制御部、 １１ａ 発振部、 １１ｂ 電圧測定部、 １１ｃ 漏電判定部、 Ｃｃ カップリングコンデンサ、 Ｒ１ 第１抵抗、 Ｒ２ 第２抵抗、 Ｒ３ 第３抵抗、 Ｒ４ 第４抵抗、 ＯＰ１ 第１オペアンプ、 ＯＰ２ 第２オペアンプ、 Ｇ１ ＡＮＤゲート、 ＺＤ１ 第１ツェナーダイオード、 ＺＤ２ 第２ツェナーダイオード、 Ｓ１ 第１スイッチ、 Ｓ２ 第２スイッチ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】