(57)【要約】  リーク検出装置は、バッテリの正極側に接続されている正極接続線およびバッテリの負極側に接続されている負極接続線に所定のパルス信号をそれぞれ出力するパルス信号出力部と、正極接続線に出力されたパルス信号に対する正極応答波形と負極接続線に出力されたパルス信号に対する負極応答波形とを検出する応答波形検出部と、正極応答波形および負極応答波形に基づいて振幅比率を算出する振幅比率算出部と、振幅比率に基づいてバッテリとグランドの間のリークを検出するリーク検出部とを備える。
2013190733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリとグランドの間のリークを検出する装置であって、
前記バッテリの正極側に接続されている正極接続線および前記バッテリの負極側に接続されている負極接続線に所定のパルス信号をそれぞれ出力するパルス信号出力部と、
前記正極接続線に出力されたパルス信号に対する正極応答波形と、前記負極接続線に出力されたパルス信号に対する負極応答波形とを検出する応答波形検出部と、
前記正極応答波形および前記負極応答波形に基づいて振幅比率を算出する振幅比率算出部と、
前記振幅比率に基づいて、前記バッテリと前記グランドの間のリークを検出するリーク検出部とを備えるリーク検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のリーク検出装置において、
前記振幅比率算出部は、前記正極応答波形の振幅Ｖａｐ、前記負極応答波形の振幅Ｖａｎ、前記正極応答波形の極大値と前記負極応答波形の極大値との差分Ｖ１、および前記正極応答波形の極小値と前記負極応答波形の極小値との差分Ｖ２を基に、下記の式により、振幅比率Ｒｖを算出するリーク検出装置。
Ｒｖ＝（Ｖａｐ＋Ｖａｎ）／（Ｖ１＋Ｖ２）
【請求項３】
請求項２に記載のリーク検出装置において、
前記リーク検出部は、前記振幅比率Ｒｖが所定の閾値未満となったときに、前記バッテリの正極側および負極側の少なくとも一方と前記グランドとの間に前記リークを検出するリーク検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリーク検出装置において、
前記正極接続線および前記負極接続線と前記パルス信号出力部との間をそれぞれ絶縁する絶縁回路をさらに備え、
前記パルス信号出力部は、前記絶縁回路を介して、前記正極接続線および前記負極接続線に前記パルス信号をそれぞれ出力するリーク検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁回路は、フォトモスリレーを用いて構成されるリーク検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリーク検出装置において、
前記正極接続線および前記負極接続線の電圧をそれぞれ分圧する分圧抵抗部をさらに備え、
前記応答波形検出部は、前記分圧抵抗部を介して、前記正極応答波形および前記負極応答波形を検出するリーク検出装置。
【請求項７】
請求項４に記載のリーク検出装置において、
前記パルス信号出力部から前記絶縁回路を介して前記正極接続線および前記負極接続線に前記パルス信号がそれぞれ出力されたときの前記絶縁回路の出力電圧波形を、正極モニタ波形および負極モニタ波形として検出するモニタ波形検出部と、
前記正極モニタ波形および前記負極モニタ波形に基づいて前記絶縁回路の状態を診断する絶縁診断部とをさらに備えるリーク検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載のリーク検出装置において、
前記パルス信号出力部は、前記正極接続線に対する正極パルス信号と、前記負極接続線に対する負極パルス信号とを交互に出力し、
前記絶縁診断部は、
前記正極パルス信号の立ち下がり開始点および前記負極パルス信号の立ち上がり開始点に対応する第１基準時点における前記正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ１および前記負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ１と、前記正極パルス信号の立ち上がり開始点および前記負極パルス信号の立ち下がり開始点に対応する第２基準時点における前記正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ２および前記負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ２と、前記正極応答波形の極大値と前記負極応答波形の極大値との差分Ｖ１と、前記正極応答波形の極小値と前記負極応答波形の極小値との差分Ｖ２とを基に、下記の式により、第１モニタ比率Ａｍ１、第２モニタ比率Ａｍ２およびモニタ差分比率Ａｄを算出し、
Ａｍ１＝２（Ｖｍｐ１−Ｖｍｎ１）／（Ｖ１＋Ｖ２）
Ａｍ２＝２（Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）
Ａｄ＝２（Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ１）／（Ｖ１＋Ｖ２）
算出した前記第１モニタ比率Ａｍ１、前記第２モニタ比率Ａｍ２および前記モニタ差分比率Ａｄに基づいて、前記絶縁回路の状態を診断するリーク検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁診断部は、
前記第２モニタ比率Ａｍ２が所定の閾値以上であり、かつ前記モニタ差分比率Ａｄが所定の閾値以上となったときに、前記正極接続線と前記パルス信号出力部との間にある前記絶縁回路が短絡していると判断し、
前記第１モニタ比率Ａｍ１が所定の閾値以上であり、かつ前記モニタ差分比率Ａｄが所定の閾値以上となったときに、前記負極接続線と前記パルス信号出力部との間にある前記絶縁回路が短絡していると判断するリーク検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁診断部は、前記第１モニタ比率Ａｍ１および前記第２モニタ比率Ａｍ２がいずれも所定の閾値以下であり、かつ前記振幅比率算出部により算出された前記振幅比率が所定の閾値以下となったときに、前記絶縁回路が前記パルス信号を遮断していると判断するリーク検出装置。
【請求項１１】
請求項７に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁回路の出力側に接続された分圧回路をさらに備え、
前記モニタ波形検出部は、前記分圧回路を介して前記正極モニタ波形および前記負極モニタ波形を検出するリーク検出装置。
【請求項１２】
バッテリとグランドの間のリークを検出する装置であって、
前記バッテリの正極側に接続されている正極接続線および前記バッテリの負極側に接続されている負極接続線に所定のパルス信号をそれぞれ出力するパルス信号出力部と、
前記正極接続線および前記負極接続線と前記パルス信号出力部との間をそれぞれ絶縁する絶縁回路と、
前記パルス信号出力部から前記絶縁回路を介して前記正極接続線に出力されたパルス信号に対する正極応答波形と、前記パルス信号出力部から前記絶縁回路を介して前記負極接続線に出力されたパルス信号に対する負極応答波形とを検出する応答波形検出部と、
前記正極応答波形および前記負極応答波形に基づいて、前記バッテリと前記グランドの間のリークを検出するリーク検出部と、
前記パルス信号出力部から前記正極接続線および前記負極接続線に前記パルス信号がそれぞれ出力されたときの前記絶縁回路の出力電圧波形を、正極モニタ波形および負極モニタ波形として検出するモニタ波形検出部と、
前記正極モニタ波形および前記負極モニタ波形に基づいて前記絶縁回路の状態を診断する絶縁診断部とを備えるリーク検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のリーク検出装置において、
前記パルス信号出力部は、前記正極接続線に対する正極パルス信号と、前記負極接続線に対する負極パルス信号とを交互に出力し、
前記絶縁診断部は、
前記正極パルス信号の立ち下がり開始点および前記負極パルス信号の立ち上がり開始点に対応する第１基準時点における前記正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ１および前記負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ１と、前記正極パルス信号の立ち上がり開始点および前記負極パルス信号の立ち下がり開始点に対応する第２基準時点における前記正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ２および前記負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ２と、前記正極応答波形の極大値と前記負極応答波形の極大値との差分Ｖ１と、前記正極応答波形の極小値と前記負極応答波形の極小値との差分Ｖ２とを基に、下記の式により、第１モニタ比率Ａｍ１、第２モニタ比率Ａｍ２およびモニタ差分比率Ａｄを算出し、
Ａｍ１＝２（Ｖｍｐ１−Ｖｍｎ１）／（Ｖ１＋Ｖ２）
Ａｍ２＝２（Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）
Ａｄ＝２（Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ１）／（Ｖ１＋Ｖ２）
算出した前記第１モニタ比率Ａｍ１、前記第２モニタ比率Ａｍ２および前記モニタ差分比率Ａｄに基づいて、前記絶縁回路の状態を診断するリーク検出装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁診断部は、
前記第２モニタ比率Ａｍ２が所定の閾値以上であり、かつ前記モニタ差分比率Ａｄが所定の閾値以上となったときに、前記正極接続線と前記パルス信号出力部との間にある前記絶縁回路が短絡していると判断し、
前記第１モニタ比率Ａｍ１が所定の閾値以上であり、かつ前記モニタ差分比率Ａｄが所定の閾値以上となったときに、前記負極接続線と前記パルス信号出力部との間にある前記絶縁回路が短絡していると判断するリーク検出装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁回路の出力側に接続された分圧回路をさらに備え、
前記モニタ波形検出部は、前記分圧回路を介して前記正極モニタ波形および前記負極モニタ波形を検出するリーク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等に搭載されたバッテリおよび電源装置は、感電を防止するため、車体や他の回路に対して絶縁されている。こうしたバッテリや電源装置の絶縁に関して、絶縁不良による漏電（リーク）を検出するリーク検出装置が従来提案されている。特許文献１には、組電池を用いたバッテリとグラウンドの間における絶縁抵抗の一部の抵抗値を変化させ、このときの絶縁抵抗を検出することにより、リークの有無を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２０１０−１９６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載されている従来技術では、実使用時のバッテリ電圧の変動が想定されていない。そのため、インバータの動作等によりバッテリ電圧が変動すると、リークの有無を正しく検出することが困難な場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によるリーク検出装置は、バッテリとグランドの間のリークを検出する装置であって、バッテリの正極側に接続されている正極接続線およびバッテリの負極側に接続されている負極接続線に所定のパルス信号をそれぞれ出力するパルス信号出力部と、正極接続線に出力されたパルス信号に対する正極応答波形と、負極接続線に出力されたパルス信号に対する負極応答波形とを検出する応答波形検出部と、正極応答波形および負極応答波形に基づいて振幅比率を算出する振幅比率算出部と、振幅比率に基づいて、バッテリとグランドの間のリークを検出するリーク検出部とを備える。
本発明の他の一態様によるリーク検出装置は、バッテリとグランドの間のリークを検出する装置であって、バッテリの正極側に接続されている正極接続線およびバッテリの負極側に接続されている負極接続線に所定のパルス信号をそれぞれ出力するパルス信号出力部と、正極接続線および負極接続線とパルス信号出力部との間をそれぞれ絶縁する絶縁回路と、パルス信号出力部から絶縁回路を介して正極接続線に出力されたパルス信号に対する正極応答波形と、パルス信号出力部から絶縁回路を介して負極接続線に出力されたパルス信号に対する負極応答波形とを検出する応答波形検出部と、正極応答波形および負極応答波形に基づいて、バッテリとグランドの間のリークを検出するリーク検出部と、パルス信号出力部から正極接続線および負極接続線にパルス信号がそれぞれ出力されたときの絶縁回路の出力電圧波形を、正極モニタ波形および負極モニタ波形として検出するモニタ波形検出部と、正極モニタ波形および負極モニタ波形に基づいて絶縁回路の状態を診断する絶縁診断部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、バッテリ電圧が変動しても、リークの有無を正しく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係るリーク検出装置を含む電源装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るリーク検出装置の構成を示す図である。
【図３】リークなし時の応答波形の例を示す図である。
【図４】正極側にリークが生じた時の応答波形の例を示す図である。
【図５】負極側にリークが生じた時の応答波形の例を示す図である。
【図６】リーク検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るリーク検出装置の構成を示す図である。
【図８】フォトモスリレーが正常状態で正極側にリークが生じた時の応答波形の例を示す図である。
【図９】フォトモスリレーが短絡状態でリークが生じていない時の応答波形の例を示す図である。
【図１０】フォトモスリレーが正常状態でリークが生じていない時の応答波形の例を示す図である。
【図１１】正極側のフォトモスリレーが短絡している時のモニタ波形の例を示す図である。
【図１２】負極側のフォトモスリレーが短絡している時のモニタ波形の例を示す図である。
【図１３】フォトモスリレーが正常な時のモニタ波形の例を示す図である。
【図１４】リークおよびリレー状態検出処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るリーク検出装置を含む電源装置の構成を示す図である。この電源装置は、たとえば車両内に搭載されて使用されるものである。図１の電源装置は、モータ９と接続されており、バッテリ１および２、サービスディスコネクト（ＳＤ）スイッチ３、メインリレー４および５、プリチャージリレー６、プリチャージ抵抗７、インバータ８、およびリーク検出装置１００を備える。
【０００９】
バッテリ１、２は、モータ９を駆動するための直流電力を発生してインバータ８に供給する。さらに、モータ９を発電機として動作させることにより発生された回生電力をバッテリ１、２に蓄電してもよい。たとえば、リチウムイオン電池等を用いた電池セルを複数個接続して、バッテリ１、２をそれぞれ構成することができる。バッテリ１とバッテリ２は、保守点検用のＳＤスイッチ３を介して互いに接続されている。保守点検時には、作業者の感電を防止するため、ＳＤスイッチ３を開くことによりバッテリ１とバッテリ２の間の接続が遮断される。
【００１０】
バッテリ１、２とインバータ８は、メインリレー４、５およびプリチャージリレー６を介して接続される。メインリレー４、５およびプリチャージリレー６の開閉状態は、不図示の制御装置によりそれぞれ制御される。バッテリ１とプリチャージリレー６の間には、プリチャージ抵抗７が設けられている。バッテリ１、２からインバータ８への通電開始時には、最初にメインリレー５とプリチャージリレー６が閉じられることにより、バッテリ１、２とインバータ８がプリチャージ抵抗７を介して接続される。これにより、バッテリ１、２からインバータ８へ流れる突入電流が制限され、メインリレー４、５およびプリチャージリレー６の接点が保護される。その後、メインリレー４が閉じられると共にプリチャージリレー６が開放されることで、バッテリ１、２とインバータ８がプリチャージ抵抗７を介さずに接続される。このようにして、メインリレー４、５およびプリチャージリレー６の開閉が制御されることにより、バッテリ１、２とインバータ８の接続状態が切り替えられる。
【００１１】
インバータ８は、ノイズ除去や電流平滑化のためのコンデンサ１０、１１および１２と、ＩＧＢＴ回路１３とを有する。ＩＧＢＴ回路１３は、スイッチング素子としての複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を内蔵している。各ＩＧＢＴのスイッチング動作は、不図示の制御装置により制御される。これにより、バッテリ１、２から供給された直流電力が交流電力に変換され、モータ９へ出力される。また、モータ９により発生された交流回生電力が直流電力に変換され、バッテリ１、２において蓄電される。
【００１２】
リーク検出装置１００は、バッテリ１、２とシャーシグランドとの間のリークを検出するための装置である。リーク検出装置１００は、バッテリ１、２の正極側に接続されている正極接続線２１と、バッテリ１、２の負極側に接続されている負極接続線２２とを介して、バッテリ１、２とインバータ３との間に接続されている。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態に係るリーク検出装置１００の構成を示す図である。リーク検出装置１００は、トランジスタ回路１０１および１０２、フォトモスリレー１０３および１０４、リーク抵抗１０５および１０６、マイコン２００、分圧抵抗部３０１および３０２、オペアンプ３０３および３０４、および差動アンプ３０５を備える。リーク抵抗１０５、１０６および分圧抵抗部３０１、３０２は、コネクタ１１０、１１１を介して、上記の正極接続線２１、負極接続線２２とそれぞれ接続されている。
【００１４】
マイコン２００は、パルス信号出力部２０１、応答波形検出部２０２、振幅比率算出部２０３およびリーク検出部２０４を機能的に有する。マイコン２００は、不図示のメモリに予め記憶された所定のプログラムを実行することにより、これらの各部に対応する機能を実現することができる。
【００１５】
パルス信号出力部２０１は、トランジスタと複数の抵抗素子を用いて構成されているトランジスタ回路１０１、１０２に対して、所定のパルス信号を正極パルス信号および負極パルス信号としてそれぞれ出力する。トランジスタ回路１０１、１０２は、これらのパルス信号がオン（Ｈレベル）の期間に応じて、フォトモスリレー１０３、１０４の入力側に設けられた発光ダイオードに所定の動作電流をそれぞれ流す。
【００１６】
フォトモスリレー１０３、１０４は、入力側に発光ダイオード、出力側にフォトＭＯＳＦＥＴがそれぞれ設けられており、これらの間は電気的に絶縁されている。フォトモスリレー１０３、１０４の入力側は、トランジスタ回路１０１、１０２を介して、マイコン２００のパルス信号出力部２０１と接続されている。フォトモスリレー１０３、１０４の出力側は、リーク抵抗１０５、１０６およびコネクタ１１０、１１１を介して、正極接続線２１、負極接続線２２とそれぞれ接続されている。すなわち、リーク検出装置１００において、フォトモスリレー１０３、１０４は、正極接続線２１、負極接続線２２とパルス信号出力部２０１との間をそれぞれ絶縁する絶縁回路として機能している。
【００１７】
前述のように、パルス信号出力部２０１からトランジスタ回路１０１、１０２へ正極パルス信号および負極パルス信号が出力されると、これらの各パルス信号に応じた動作電流がフォトモスリレー１０３、１０４の発光ダイオードにそれぞれ流れる。この動作電流により、フォトモスリレー１０３、１０４において入力側の発光ダイオードが間欠的に発光すると、出力側のフォトＭＯＳＦＥＴは、リーク抵抗１０５、１０６と制御グランドとの間の接続状態を発光タイミングに応じて切り替える。その結果、正極接続線２１、負極接続線２２は、リーク抵抗１０５、１０６を介して、断続的に制御グランドにそれぞれ接続される。このような動作により、パルス信号出力部２０１は、トランジスタ回路１０１、１０２、フォトモスリレー１０３、１０４およびリーク抵抗１０５、１０６を介して、正極パルス信号と負極パルス信号を正極接続線２１、負極接続線２２へそれぞれ出力することができる。
【００１８】
上記のようにして、パルス信号出力部２０１から正極接続線２１へ正極パルス信号が出力されると、正極接続線２１では、正極パルス信号に応じた電圧変動が生じる。この電圧変動の波形（正極応答波形）は、バッテリ１、２の正極側とシャーシグランドとの間の絶縁抵抗に応じて変化する。同様に、パルス信号出力部２０１から負極接続線２２へ負極パルス信号が出力されると、負極接続線２２では、負極パルス信号に応じた電圧変動が生じる。この電圧変動の波形（負極応答波形）は、バッテリ１、２の負極側とシャーシグランドとの間の絶縁抵抗に応じて変化する。
【００１９】
正極接続線２１における正極応答波形と、負極接続線２２における負極応答波形とは、分圧抵抗部３０１、３０２およびオペアンプ３０３、３０４を介して、マイコン２００の応答波形検出部２０２にそれぞれ入力される。このとき、分圧抵抗部３０１、３０２により正極接続線２１と負極接続線２２の電圧をそれぞれ分圧することで、これらの電圧がオペアンプ３０３、３０４の動作範囲内となるようにする。さらに、分圧抵抗部３０１、３０２の各抵抗値を適切に選択することで、オペアンプ３０３、３０４を介してマイコン２００へ入力される正極応答波形および負極応答波形が、いずれもマイコン２００の入力電圧範囲内に収まるようにする。なお、分圧抵抗部３０１と分圧抵抗部３０２の間の電圧は、マイコン２００に対する入力電圧範囲の上限であるＶｃｃ電圧の１／２となるように設定されている。
【００２０】
応答波形検出部２０２は、Ａ／Ｄ変換器２１０を内蔵しており、このＡ／Ｄ変換器２１０を用いることで、分圧抵抗部３０１、３０２およびオペアンプ３０３、３０４を介して入力された正極応答波形および負極応答波形をデジタル値としてそれぞれ取り込む。これにより、応答波形検出部２０２において正極応答波形および負極応答波形を検出することができる。さらに、応答波形検出部２０２は、Ａ／Ｄ変換器２１０を用いて、差動アンプ３０５から出力される正極応答波形と負極応答波形の差分、すなわち正極接続線２１と負極接続線２２の間の電圧を取り込むことで、バッテリ１、２の総電圧を検出することもできる。
【００２１】
振幅比率算出部２０３は、応答波形検出部２０２により検出された正極応答波形および負極応答波形に基づいて、バッテリ１、２とシャーシグランドとの間のリーク状態に応じた振幅比率を算出する。リーク検出部２０４は、振幅比率算出部２０３により算出された振幅比率に基づいて、バッテリ１、２とシャーシグランドとの間のリークを検出する。なお、振幅比率算出部２０３による振幅比率の算出方法と、リーク検出部２０４によるリークの検出方法については、後で詳細に説明する。
【００２２】
次に、応答波形検出部２０２により検出される応答波形の例について説明する。図３は、正常時、すなわちリークなし時の応答波形の例を示す図である。一方、図４、５は、異常時、すなわちリーク発生時の応答波形の例をそれぞれ示している。図４は、正極側にリークが生じた時の応答波形の例を示す図であり、図５は、負極側にリークが生じた時の応答波形の例を示す図である。ここでは、正極パルス信号および負極パルス信号として、オン（Ｈレベル）とオフ（Ｌレベル）を０．５秒ごとに繰り返すパルス信号を、パルス信号出力部２０１から正極接続線２１、負極接続線２２へそれぞれ出力した場合の応答波形例を示している。
【００２３】
図３〜５の各応答波形において、上側の波形は正極応答波形を、下側の波形は負極応答波形をそれぞれ示している。また、正極応答波形の振幅をＶａｐ、負極応答波形の振幅をＶａｎとそれぞれ表している。さらに、正極応答波形の極大値（最大値）と負極応答波形の極大値（最大値）との差分をＶ１、正極応答波形の極小値（最小値）と負極応答波形の極小値（最小値）との差分をＶ２とそれぞれ表している。
【００２４】
図３〜５の各応答波形を比較すると、図３のリークなし時の応答波形に比べて、図４、５のリーク発生時の応答波形では、正極応答波形の振幅Ｖａｐおよび負極応答波形の振幅Ｖａｎが減少している。一方、上記の差分Ｖ１およびＶ２については、図３のリークなし時の応答波形と、図４、５のリーク発生時の応答波形との間で、特に変化は見られない。すなわち、リーク発生時には、正極応答波形と負極応答波形において振幅のみがそれぞれ変化し、これらの間の差分、すなわち正極接続線２１と負極接続線２２の間の電位差については変化しない。
【００２５】
振幅比率算出部２０３は、図３〜５の各応答波形に示した正極応答波形の振幅Ｖａｐおよび負極応答波形の振幅Ｖａｎと、差分Ｖ１およびＶ２とに基づいて、下記の式（１）により、振幅比率Ｒｖを算出する。算出された振幅比率Ｒｖは、振幅比率算出部２０３からリーク検出部２０４に送られる。
Ｒｖ＝（Ｖａｐ＋Ｖａｎ）／（Ｖ１＋Ｖ２）    ・・・（１）
【００２６】
ここで、リーク発生時には前述のように、正極応答波形の振幅Ｖａｐおよび負極応答波形の振幅Ｖａｎがリークなし時に比べて減少する。一方、差分Ｖ１およびＶ２については変化しない。したがって、上記の式（１）で算出される振幅比率Ｒｖは、バッテリ１、２とシャーシグランドとの間のリーク状態に応じて変化し、リーク発生時には正常時よりも小さな値となることが分かる。これを利用することで、リーク検出部２０４において、振幅比率Ｒｖの値からバッテリ１、２とシャーシグランドとの間におけるリークの有無を検知することができる。
【００２７】
図６は、上記のようにしてリークの有無を検出する際に、マイコン２００において実行されるリーク検出処理の流れを示すフローチャートである。
【００２８】
ステップＳ１０において、マイコン２００は、パルス信号出力部２０１により、正極パルス信号および負極パルス信号として、所定のパルス信号を出力する。パルス信号出力部２０１から出力された正極パルス信号は、トランジスタ回路１０１、フォトモスリレー１０３およびリーク抵抗１０５を介して、正極接続線２１へ出力される。また、パルス信号出力部２０１から出力された負極パルス信号は、トランジスタ回路１０２、フォトモスリレー１０４およびリーク抵抗１０６を介して、負極接続線２２へ出力される。
【００２９】
ステップＳ２０において、マイコン２００は、応答波形検出部２０２により、ステップＳ１０で出力された正極パルス信号および負極パルス信号に対する応答波形を、正極応答波形および負極応答波形として検出する。このとき、正極応答波形は、正極接続線２１から分圧抵抗部３０１およびオペアンプ３０３を介してＡ／Ｄ変換器２１０に入力され、応答波形検出部２０２において検出される。また、負極応答波形は、負極接続線２２から分圧抵抗部３０２およびオペアンプ３０４を介してＡ／Ｄ変換器２１０に入力され、応答波形検出部２０２において検出される。
【００３０】
ステップＳ３０において、マイコン２００は、振幅比率算出部２０３により、ステップＳ２０で検出された正極応答波形および負極応答波形から、正極応答波形の振幅Ｖａｐおよび負極応答波形の振幅Ｖａｎを算出する。たとえば、ステップＳ２０で検出された所定周期分の正極応答波形および負極応答波形において、各周期での振幅をそれぞれ求め、これらの平均値をそれぞれ算出することにより、正極応答波形の振幅Ｖａｐおよび負極応答波形の振幅Ｖａｎを算出することができる。このとき、ステップＳ１０で出力された正極パルス信号および負極パルス信号におけるオンオフのタイミングから、正極応答波形および負極応答波形におけるオンオフのタイミングを決定してもよい。
【００３１】
ステップＳ４０において、マイコン２００は、振幅比率算出部２０３により、ステップＳ２０で検出された正極応答波形および負極応答波形から、正極応答波形の極大値（最大値）と負極応答波形の極大値（最大値）との差分Ｖ１と、正極応答波形の極小値（最小値）と負極応答波形の極小値（最小値）との差分Ｖ２とを算出する。たとえば、ステップＳ２０で検出された所定周期分の正極応答波形および負極応答波形において、各周期での正極応答波形の極大値および極小値と、各周期での負極応答波形の極大値および極小値とを求め、これらの差分を各周期について算出する。そして、算出された各周期の差分に対して平均値を算出することにより、上記の差分Ｖ１、Ｖ２を算出することができる。
【００３２】
なお、ステップＳ３０とステップＳ４０を分けずに、一連の処理で同時に実行してもよい。たとえば、ステップＳ２０で検出された正極応答波形および負極応答波形から、正極応答波形の極大値（最大値）および極小値（最小値）と、負極応答波形の極大値（最大値）および極小値（最小値）とを求める。そして、正極応答波形の極大値（最大値）と極小値（最小値）の差分から正極応答波形の振幅Ｖａｐを算出すると共に、負極応答波形の極大値（最大値）と極小値（最小値）の差分から負極応答波形の振幅Ｖａｎを算出する。また、正極応答波形の極大値（最大値）と負極応答波形の極大値（最大値）の差分Ｖ１と、正極応答波形の極小値（最小値）と負極応答波形の極小値（最小値）の差分Ｖ２とを算出する。このとき、前述のステップＳ３０、Ｓ４０と同様に、所定周期分の正極応答波形および負極応答波形を用いて、各周期の平均値を算出してもよい。
【００３３】
ステップＳ５０において、マイコン２００は、振幅比率算出部２０３により、ステップＳ３０、Ｓ４０の算出結果を基に、前述の式（１）を用いて振幅比率Ｒｖを算出する。
【００３４】
ステップＳ６０において、マイコン２００は、リーク検出部２０４により、ステップＳ５０で算出された振幅比率Ｒｖを所定の閾値Ｒｔｈと比較し、振幅比率Ｒｖが閾値Ｒｔｈ未満であるか否かを判定する。この判定に用いられる閾値Ｒｔｈは、リークが生じていない正常時の振幅比率Ｒｖよりも小さな値であり、図４、５で例示したようなリーク発生時の応答波形に応じて予め設定される。ステップＳ６０の判定の結果、振幅比率Ｒｖが閾値Ｒｔｈ未満であると判定した場合はステップＳ７０へ進み、そうでない場合は図６のフローチャートに示すリーク検出処理を終了する。
【００３５】
ステップＳ７０において、マイコン２００は、リーク検出部２０４により、バッテリ１、２とシャーシグランドとの間のリークを検出する。ここでは、バッテリ１、２の正極側と負極側を区別せずに、これらの少なくとも一方とシャーシグランドとの間にリークが生じたものとして検出する。さらにこのとき、リーク発生を車両内のユーザに報知するための所定の警告信号を出力してもよい。ステップＳ７０を実行したら、マイコン２００は、図６のフローチャートに示すリーク検出処理を終了する。
【００３６】
以上説明した本発明の一実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【００３７】
（１）リーク検出装置１００は、マイコン２００において、パルス信号出力部２０１により、バッテリ１、２の正極側に接続されている正極接続線２１およびバッテリ１、２の負極側に接続されている負極接続線２２に、所定のパルス信号をそれぞれ出力する（ステップＳ１０）。そして、応答波形検出部２０２により、正極接続線２１に出力された正極パルス信号に対する正極応答波形と、負極接続線２２に出力された負極パルス信号に対する負極応答波形とを検出する（ステップＳ２０）。この正極応答波形および負極応答波形に基づいて、振幅比率算出部２０３により振幅比率を算出し（ステップＳ５０）、算出された振幅比率に基づいて、リーク検出部２０４により、バッテリ１、２とシャーシグランドとの間のリークを検出する（ステップＳ６０、Ｓ７０）。このようにしたので、バッテリ電圧が変動しても、リークの有無を正しく検出することができる。
【００３８】
（２）振幅比率算出部２０３は、ステップＳ５０において、ステップＳ３０で算出した正極応答波形の振幅Ｖａｐおよび負極応答波形の振幅Ｖａｎと、ステップＳ４０で算出した正極応答波形の極大値と負極応答波形の極大値との差分Ｖ１および正極応答波形の極小値と負極応答波形の極小値との差分Ｖ２とを基に、前述の式（１）により、振幅比率Ｒｖを算出する。このようにしたので、正極応答波形および負極応答波形から、バッテリ１、２とシャーシグランドとの間のリーク状態に応じた振幅比率を算出することができる。
【００３９】
（３）リーク検出部２０４は、ステップＳ６０において振幅比率Ｒｖが所定の閾値Ｒｔｈ未満であるか否かを判定し、閾値Ｒｔｈ未満となったときに、ステップＳ７０において、バッテリ１、２の正極側と負極側の少なくとも一方とシャーシグランドとの間にリークを検出する。このようにしたので、リークの発生を容易かつ確実に検出することができる。
【００４０】
（４）リーク検出装置１００は、正極接続線２１および負極接続線２２とパルス信号出力部２０１との間をそれぞれ絶縁する絶縁回路としてのフォトモスリレー１０３、１０４を備える。パルス信号出力部２０１は、このフォトモスリレー１０３、１０４を介して、正極接続線２１および負極接続線２２にパルス信号をそれぞれ出力する。このようにしたので、パルス信号出力部２０１を有するマイコン２００と正極接続線２１および負極接続線２２との間の電位差に関わらず、パルス信号出力部２０１から正極接続線２１および負極接続線２２へパルス信号を出力することができる。さらに、フォトモスリレー１０３、１０４を用いて絶縁回路を構成しているため、高電圧のバッテリ１、２を使用した場合でも、正極接続線２１および負極接続線２２とパルス信号出力部２０１との間を適切に絶縁することができる。
【００４１】
（５）リーク検出装置１００は、正極接続線２１および負極接続線２２の電圧をそれぞれ分圧する分圧抵抗部３０１、３０２を備える。応答波形検出部２０２は、この分圧抵抗部３０１、３０２を介して、正極応答波形および負極応答波形を検出する。このようにしたので、正極応答波形および負極応答波形を適切な電圧範囲内でそれぞれ検出することができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について説明する。上記の第１の実施形態では、バッテリとシャーシグランドとの間の接続線に対して、正極および負極側にそれぞれパルス信号を入力したときの応答波形に基づいてリークを検出するリーク検出装置について説明した。これに対して、以下に説明する第２の実施形態では、第１の実施形態で説明したのと同様のリーク検出に加えて、パルス信号の入力に用いられる絶縁回路の状態検出を行うリーク検出装置について説明する。
【００４３】
図７は、本実施形態に係るリーク検出装置１００ａの構成を示す図である。図７に示すリーク検出装置１００ａは、図２に示した第１の実施形態に係るリーク検出装置１００と比べて、マイコン２００内にモニタ波形検出部２０５および絶縁診断部２０６がさらに設けられている点と、フォトモスリレー１０３、１０４に分圧回路１０７、１０８がそれぞれ接続されている点とが異なっている。なお、このリーク検出装置１００ａを含む電源装置は、図１に示したリーク検出装置１００を含む電源装置と同様の構成を有している。
【００４４】
分圧回路１０７、１０８は、フォトモスリレー１０３、１０４の出力側のフォトＭＯＳＦＥＴと制御グランドとの間にそれぞれ接続されている。そして、パルス信号出力部２０１からフォトモスリレー１０３、１０４を介して正極接続線２１および負極接続線２２に正極パルス信号および負極パルス信号がそれぞれ出力されたときのフォトモスリレー１０３、１０４の出力電圧を、それぞれ所定の分圧比により分圧して出力する。これらの出力電圧の波形は、正極モニタ波形および負極モニタ波形として、分圧回路１０７、１０８からマイコン２００のモニタ波形検出部２０５へそれぞれ出力される。
【００４５】
モニタ波形検出部２０５は、Ａ／Ｄ変換器２１１を内蔵しており、このＡ／Ｄ変換器２１１を用いることで、分圧回路１０７、１０８から入力された正極モニタ波形および負極モニタ波形をデジタル値としてそれぞれ取り込む。これにより、モニタ波形検出部２０５において、正極パルス信号および負極パルス信号が出力されたときの正極モニタ波形および負極モニタ波形を検出することができる。
【００４６】
絶縁診断部２０６は、モニタ波形検出部２０５により検出された正極モニタ波形および負極モニタ波形に基づいて、フォトモスリレー１０３、１０４の状態が正常であるか、それとも短絡状態や開放状態等の異常な状態であるかを診断する。なお、絶縁診断部２０６によりフォトモスリレー１０３、１０４の状態診断を行う具体的な方法については、後で詳細に説明する。
【００４７】
ここで、フォトモスリレー１０３、１０４が短絡状態となった場合に検出される応答波形について説明する。たとえば、フォトモスリレー１０３が故障等により短絡状態となると、パルス信号出力部２０１からの正極パルス信号の出力の有無に関わらず、正極接続線２１や負極接続線２２が常に制御グランドに接続された状態となる。この場合、バッテリ１、２とシャーシグランドの間にリークが発生していなくても、応答波形検出部２０２においてリーク発生時と同様の応答波形が検出されてしまうため、応答波形からリーク発生の有無を判断できなくなってしまう。
【００４８】
上記の具体例を図８、９に示す。図８は、フォトモスリレー１０３が正常状態で正極側にリークが生じた時の応答波形の例を示す図である。一方、図９は、フォトモスリレー１０３が短絡状態でリークが生じていない時の応答波形の例を示す図である。これらの図から、フォトモスリレー１０３が短絡状態のときには、リーク発生時と同様の応答波形が検出されることが分かる。なお、図１０は、フォトモスリレー１０３が正常状態でリークが生じていない時の応答波形の例を示す図であり、図３に示した第１の実施形態におけるリークなし時の応答波形と同様である。
【００４９】
負極側についても同様に、フォトモスリレー１０４が故障等により短絡状態となると、パルス信号出力部２０１からの負極パルス信号の出力の有無に関わらず、正極接続線２１や負極接続線２２が常に制御グランドに接続された状態となる。この場合、バッテリ１、２とシャーシグランドの間にリークが発生していなくても、応答波形検出部２０２においてリーク発生時と同様の応答波形が検出されてしまうため、応答波形からリーク発生の有無を判断できなくなってしまう。
【００５０】
以上説明したような問題点を解決するために、本実施形態では、分圧回路１０７、１０８から出力される正極モニタ波形および負極モニタ波形をモニタ波形検出部２０５により検出し、これらの波形に基づいて、絶縁回路であるフォトモスリレー１０３、１０４がそれぞれ正常な状態にあるか否かを絶縁診断部２０６により診断する。この診断結果を第１の実施形態で説明した応答波形に基づくリーク状態の検出結果と合わせて用いることで、正極接続線２１および負極接続線２２におけるリークの有無を正しく検出できるようにしている。
【００５１】
モニタ波形検出部２０５により検出されるモニタ波形の例について説明する。図１１は、正極側のフォトモスリレー１０３が短絡している時のモニタ波形の例を示す図であり、図１２は、負極側のフォトモスリレー１０４が短絡している時のモニタ波形の例を示す図である。一方、図１３は、フォトモスリレー１０３、１０４が正常な時のモニタ波形の例を示す図である。
【００５２】
図１１〜１３の各モニタ波形において、実線で示した波形は正極パルス信号のオンオフに応じた正極モニタ波形を、破線で示した波形は負極パルス信号のオンオフに応じた負極モニタ波形をそれぞれ表している。なお、図１１〜１３において、上段に示した「ＯＮ」および「ＯＦＦ」は正極パルス信号のオンオフのタイミングを表しており、下段に示した「ＯＮ」および「ＯＦＦ」は負極パルス信号のオンオフのタイミングを表している。このように、モニタ波形検出部２０５においてモニタ波形を検出する際には、パルス信号出力部２０１から正極パルス信号と負極パルス信号とを交互に出力する。すなわち、正極パルス信号と負極パルス信号のオンオフのタイミングを相互にずらして、これらが交互にオンされるようにする。
【００５３】
図１１〜１３の各モニタ波形では、８秒付近および１０秒付近において、正極パルス信号がオンからオフに切り替えられると共に、負極パルス信号がオフからオンに切り替えられている。この直前のタイミング、すなわち正極パルス信号の立ち下がり開始点および負極パルス信号の立ち上がり開始点に対応するタイミングを、以下では第１基準時点と称する。図１１〜１３において、Ｖｍｐ１、Ｖｍｎ１は第１基準時点における正極モニタ波形と負極モニタ波形の電圧をそれぞれ表している。
【００５４】
また、９秒付近においては、正極パルス信号がオフからオンに切り替えられると共に、負極パルス信号がオンからオフに切り替えられている。この直前のタイミング、すなわち正極パルス信号の立ち上がり開始点および負極パルス信号の立ち下がり開始点に対応するタイミングを、以下では第２基準時点と称する。図１１〜１３において、Ｖｍｐ２、Ｖｍｎ２は第２基準時点における正極モニタ波形と負極モニタ波形の電圧をそれぞれ表している。
【００５５】
絶縁診断部２０６は、図１１〜１３の各モニタ波形に示した電圧Ｖｍｐ１およびＶｍｎ１に基づいて、下記の式（２）により、第１基準時点における正極モニタ波形と負極モニタ波形との電圧差Ｖｍ１を算出する。
Ｖｍ１＝Ｖｍｐ１−Ｖｍｎ１    ・・・（２）
【００５６】
また、図１１〜１３の各モニタ波形に示した電圧Ｖｍｐ２およびＶｍｎ２に基づいて、下記の式（３）により、第２基準時点における正極モニタ波形と負極モニタ波形との電圧差Ｖｍ２を算出する。
Ｖｍ２＝Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ２    ・・・（３）
【００５７】
さらに、下記の式（４）により、正極モニタ波形と負極モニタ波形の立ち上がり開始点での電圧差Ｖｄを算出する
Ｖｄ＝Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ１    ・・・（４）
【００５８】
絶縁診断部２０６は、上記の式（２）〜（４）で求められた各電圧差を基に、フォトモスリレー１０３、１０４がそれぞれ正常な状態にあるか否かを診断するための指標を算出する。具体的には、式（２）〜（４）の各電圧差Ｖｍ１、Ｖｍ２およびＶｄと、前述の第１の実施形態で説明した正極応答波形の極大値と負極応答波形の極大値との差分Ｖ１および正極応答波形の極小値と負極応答波形の極小値との差分Ｖ２とに基づいて、下記の式（５）〜（７）により、診断指標としての第１モニタ比率Ａｍ１、第２モニタ比率Ａｍ２およびモニタ差分比率Ａｄを算出する。
Ａｍ１＝２Ｖｍ１／（Ｖ１＋Ｖ２）
＝２（Ｖｍｐ１−Ｖｍｎ１）／（Ｖ１＋Ｖ２）    ・・・（５）
Ａｍ２＝２Ｖｍ２／（Ｖ１＋Ｖ２）
＝２（Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）    ・・・（６）
Ａｄ＝２Ｖｄ／（Ｖ１＋Ｖ２）
＝２（Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ１）／（Ｖ１＋Ｖ２）    ・・・（７）
【００５９】
上記のようにして第１モニタ比率Ａｍ１、第２モニタ比率Ａｍ２およびモニタ差分比率Ａｄを算出したら、絶縁診断部２０６は、これらの診断指標を所定の閾値とそれぞれ比較することにより、フォトモスリレー１０３、１０４の状態を診断する。たとえば、第２モニタ比率Ａｍ２とモニタ差分比率Ａｄが以下の条件式（８）を満たす場合は、フォトモスリレー１０３が短絡していると判断する。なお、条件式（８）において、Ｔｈａ、Ｔｈｂは、ソフトウェアのデータ設定値として予め定められた閾値である。
Ａｍ２≧Ｔｈａ  かつ  Ａｄ≧Ｔｈｂ    ・・・（８）
【００６０】
また、第１モニタ比率Ａｍ１とモニタ差分比率Ａｄが以下の条件式（９）を満たす場合は、フォトモスリレー１０４が短絡していると判断する。なお、条件式（９）において、Ｔｈｃ、Ｔｈｄは、ソフトウェアのデータ設定値として予め定められた閾値である。これらの閾値Ｔｈｃ、Ｔｈｄの値は、前述の条件式（８）における閾値Ｔｈａ、Ｔｈｂとそれぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよい。
Ａｍ１≧Ｔｈｃ  かつ  Ａｄ≧Ｔｈｄ    ・・・（９）
【００６１】
さらに、第１モニタ比率Ａｍ１および第２モニタ比率Ａｍ２と、第１の実施形態で説明した式（１）で求められる振幅比率Ｒｖとが以下の条件式（１０）を満たす場合は、フォトモスリレー１０３または１０４のいずれか少なくとも一方がオープン状態であり、正極パルス信号または負極パルス信号がフォトモスリレー１０３または１０４において遮断されていると判断する。なお、条件式（１０）において、Ｔｈｅ、ＴｈｆおよびＴｈｇは、ソフトウェアのデータ設定値として予め定められた閾値である。これらの閾値Ｔｈｅ、ＴｈｆおよびＴｈｇの値は、前述の条件式（８）における閾値Ｔｈａ、Ｔｈｂや、条件式（９）における閾値Ｔｈｃ、Ｔｈｄとそれぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよい。
Ａｍ１≦Ｔｈｅ  かつ  Ａｍ２≦Ｔｈｆ  かつ  Ｒｖ≦Ｔｈｇ    ・・・（１０）
【００６２】
図１４は、リークの有無を検出すると共に上記のようにしてフォトモスリレー１０３、１０４の状態を診断する際に、マイコン２００において実行されるリークおよびリレー状態検出処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１４において、図６に示した第１の実施形態のリーク検出処理と同じ内容の処理を実行する部分には、図６と同一のステップ番号を付している。
【００６３】
ステップＳ１０〜Ｓ７０において、マイコン２００は、図６と同様の処理をそれぞれ実行することにより、リーク検出処理を行う。
【００６４】
ステップＳ８０において、マイコン２００は、モニタ波形検出部２０５により、ステップＳ１０で正極パルス信号および負極パルス信号がそれぞれ出力されたときのフォトモスリレー１０３、１０４の出力電圧波形を、正極モニタ波形および負極モニタ波形として検出する。このとき、正極モニタ波形は、フォトモスリレー１０３から分圧回路１０７を介してＡ／Ｄ変換器２１１に入力され、モニタ波形検出部２０５において検出される。また、負極モニタ波形は、フォトモスリレー１０４から分圧回路１０８を介してＡ／Ｄ変換器２１１に入力され、モニタ波形検出部２０５において検出される。
【００６５】
ステップＳ９０において、マイコン２００は、絶縁診断部２０６により、ステップＳ８０で検出された正極モニタ波形および負極モニタ波形から、前述の第１基準時点における正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ１および負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ１と、第２基準時点における正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ２および負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ２とを求める。そして、これらの電圧を基に、前述の式（２）〜（４）を用いて、第１基準時点における正極モニタ波形と負極モニタ波形との電圧差Ｖｍ１、第２基準時点における正極モニタ波形と負極モニタ波形との電圧差Ｖｍ２、および正極モニタ波形と負極モニタ波形の立ち上がり開始点での電圧差Ｖｄを算出する。
【００６６】
ステップＳ１００において、マイコン２００は、絶縁診断部２０６により、ステップＳ９０で算出された電圧差Ｖｍ１、Ｖｍ２およびＶｄと、ステップＳ４０で算出された差分Ｖ１、Ｖ２とに基づいて、前述の式（５）〜（７）により、第１モニタ比率Ａｍ１、第２モニタ比率Ａｍ２およびモニタ差分比率Ａｄを算出する。
【００６７】
ステップＳ１１０において、マイコン２００は、絶縁診断部２０６により、ステップＳ１００で算出された第２モニタ比率Ａｍ２およびモニタ差分比率Ａｄを所定の閾値Ｔｈａ、Ｔｈｂとそれぞれ比較し、前述の条件式（８）を満たすか否かを判定する。その結果、条件式（８）を満たす場合はステップＳ１２０へ進み、満たさない場合はステップＳ１３０へ進む。
【００６８】
ステップＳ１２０において、マイコン２００は、絶縁診断部２０６により、正極接続線２１とパルス信号出力部２０１の間にあるフォトモスリレー１０３が短絡していると判断し、フォトモスリレー１０３のショートを検出する。このとき、フォトモスリレー１０３が短絡していることを車両内のユーザに報知するため、所定の警告信号等を出力してもよい。
【００６９】
ステップＳ１３０において、マイコン２００は、絶縁診断部２０６により、ステップＳ１００で算出された第１モニタ比率Ａｍ１およびモニタ差分比率Ａｄを所定の閾値Ｔｈｃ、Ｔｈｄとそれぞれ比較し、前述の条件式（９）を満たすか否かを判定する。その結果、条件式（９）を満たす場合はステップＳ１４０へ進み、満たさない場合はステップＳ１５０へ進む。
【００７０】
ステップＳ１４０において、マイコン２００は、絶縁診断部２０６により、負極接続線２２とパルス信号出力部２０１の間にあるフォトモスリレー１０４が短絡していると判断し、フォトモスリレー１０４のショートを検出する。このとき、フォトモスリレー１０４が短絡していることを車両内のユーザに報知するため、所定の警告信号等を出力してもよい。
【００７１】
ステップＳ１５０において、マイコン２００は、絶縁診断部２０６により、ステップＳ１００で算出された第１モニタ比率Ａｍ１および第１モニタ比率Ａｍ１と、ステップＳ５０で算出された振幅比率Ｒｖとを、所定の閾値Ｔｈｅ、ＴｈｆおよびＴｈｇとそれぞれ比較し、前述の条件式（１０）を満たすか否かを判定する。その結果、条件式（１０）を満たす場合はステップＳ１６０へ進み、満たさない場合は図１４のフローチャートに示す処理を終了する。
【００７２】
ステップＳ１６０において、マイコン２００は、絶縁診断部２０６により、フォトモスリレー１０３または１０４のいずれか少なくとも一方がパルス信号出力部２０１からのパルス信号を遮断していると判断し、これらのリレーがオープン状態であることを検出する。このとき、フォトモスリレー１０３または１０４がオープン状態であることを車両内のユーザに報知するため、所定の警告信号等を出力してもよい。ステップＳ１６０を実行したら、マイコン２００は、図１４のフローチャートに示す処理を終了する。
【００７３】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）〜（５）の各作用効果に加えて、さらに次の作用効果を奏する。
【００７４】
（６）リーク検出装置１００ａは、マイコン２００において、モニタ波形検出部２０５および絶縁診断部２０６を備える。モニタ波形検出部２０５は、パルス信号出力部２０１から絶縁回路としてのフォトモスリレー１０３、１０４を介して正極接続線２１および負極接続線２２にパルス信号がそれぞれ出力されたときのフォトモスリレー１０３、１０４の出力電圧波形を、正極モニタ波形および負極モニタ波形として検出する（ステップＳ８０）。絶縁診断部２０６は、モニタ波形検出部２０５により検出された正極モニタ波形および負極モニタ波形に基づいてフォトモスリレー１０３、１０４の状態を診断する（ステップＳ９０〜Ｓ１６０）。このようにしたので、フォトモスリレー１０３、１０４の状態を考慮して、正極接続線２１および負極接続線２２におけるリークの有無を正しく検出することができる。
【００７５】
（７）パルス信号出力部２０１は、正極接続線２１に対する正極パルス信号と、負極接続線２２に対する負極パルス信号とを交互に出力する。絶縁診断部２０６は、これらのパルス信号が出力されているときにモニタ波形検出部２０５により検出された正極モニタ波形および負極モニタ波形を基に、ステップＳ９０において、正極パルス信号の立ち下がり開始点および負極パルス信号の立ち上がり開始点に対応する第１基準時点における正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ１および負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ１と、正極パルス信号の立ち上がり開始点および負極パルス信号の立ち下がり開始点に対応する第２基準時点における正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ２および負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ２とを算出する。そして、算出されたこれらの電圧と、ステップＳ４０で算出された正極応答波形の極大値と負極応答波形の極大値との差分Ｖ１および正極応答波形の極小値と負極応答波形の極小値との差分Ｖ２とを基に、前述の式（５）〜（７）により、第１モニタ比率Ａｍ１、第２モニタ比率Ａｍ２およびモニタ差分比率Ａｄを算出する。ステップＳ１１０〜Ｓ１６０では、こうして算出した第１モニタ比率Ａｍ１、第２モニタ比率Ａｍ２およびモニタ差分比率Ａｄに基づいて、フォトモスリレー１０３、１０４の状態を診断する。このようにしたので、フォトモスリレー１０３、１０４の状態を正確に診断することができる。
【００７６】
（８）絶縁診断部２０６は、ステップＳ１１０、Ｓ１２０において、第２モニタ比率Ａｍ２が所定の閾値Ｔｈａ以上であり、かつモニタ差分比率Ａｄが所定の閾値Ｔｈｂ以上となったときに、正極接続線２１とパルス信号出力部２０１との間にあるフォトモスリレー１０３が短絡していると判断する。また、ステップＳ１３０、Ｓ１４０において、第１モニタ比率Ａｍ１が所定の閾値Ｔｈｃ以上であり、かつモニタ差分比率Ａｄが所定の閾値Ｔｈｄ以上となったときに、負極接続線２２とパルス信号出力部２０１との間にあるフォトモスリレー１０４が短絡していると判断する。このようにしたので、フォトモスリレー１０３、１０４が短絡しているか否かを確実に判断することができる。
【００７７】
（９）絶縁診断部２０６は、ステップＳ１５０、Ｓ１６０において、第１モニタ比率Ａｍ１および第２モニタ比率Ａｍ２がいずれも所定の閾値Ｔｈｅ、Ｔｈｆ以下であり、かつ振幅比率算出部２０３により算出された振幅比率Ｒｖが所定の閾値Ｔｈｇ以下となったときに、フォトモスリレー１０３または１０４がパルス信号を遮断していると判断する。このようにしたので、フォトモスリレー１０３、１０４がオープン状態であるか否かを確実に判断することができる。
【００７８】
（１０）リーク検出装置１００ａは、フォトモスリレー１０３、１０４の出力側に接続された分圧回路１０７、１０８をさらに備える。モニタ波形検出部２０５は、この分圧回路１０７、１０８を介して正極モニタ波形および負極モニタ波形を検出する。このようにしたので、モニタ波形検出部２０５において、適切な電圧範囲内で正極モニタ波形および負極モニタ波形を検出することができる。
【００７９】
なお、上記の第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に振幅比率Ｒｖを算出し、この振幅比率Ｒｖに基づいてバッテリ１、２とシャーシグランドとの間のリークを検出すると共に、絶縁回路であるフォトモスリレー１０３、１０４の状態を診断する例を説明した。しかし、本願発明による絶縁回路の診断方法は、振幅比率を算出せずにリーク検出を行う場合にも適用可能である。たとえば、正極接続線および負極接続線に対して絶縁回路を介してパルス信号をそれぞれ入力し、このパルス信号に対する応答波形の形状変化に基づいてリーク検出を行うリーク検出装置においても、第２の実施形態で説明したような絶縁回路の診断方法を適用することにより、絶縁回路の状態を診断することができる。
【００８０】
なお、以上説明した第１および第２の各実施形態では、フォトモスリレー１０３、１０４を絶縁回路として用いることで、正極接続線２１および負極接続線２２とパルス信号出力部２０１との間をそれぞれ絶縁する例を説明した。しかし、これ以外のもの、たとえばフォトカプラやトランスなどを絶縁回路として用いてもよい。パルス信号出力部２０１から出力されるパルス信号の周期や、バッテリ１、２の電圧等に応じて、適切なものを絶縁回路として用いることができる。
【００８１】
以上説明した各実施形態や各種の変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年10月2日(2015.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリとグランドの間のリークを検出する装置であって、
前記バッテリの正極側に接続されている正極接続線および前記バッテリの負極側に接続されている負極接続線に所定のパルス信号をそれぞれ出力するパルス信号出力部と、
前記正極接続線に出力されたパルス信号に対する正極応答波形と、前記負極接続線に出力されたパルス信号に対する負極応答波形とを検出する応答波形検出部と、
前記正極応答波形および前記負極応答波形に基づいて振幅比率を算出する振幅比率算出部と、
前記振幅比率に基づいて、前記バッテリと前記グランドの間のリークを検出するリーク検出部とを備え、
前記振幅比率算出部は、前記正極応答波形の振幅Ｖａｐ、前記負極応答波形の振幅Ｖａｎ、前記正極応答波形の極大値と前記負極応答波形の極大値との差分Ｖ１、および前記正極応答波形の極小値と前記負極応答波形の極小値との差分Ｖ２を基に、下記の式により、振幅比率Ｒｖを算出するリーク検出装置。
Ｒｖ＝（Ｖａｐ＋Ｖａｎ）／（Ｖ１＋Ｖ２）
【請求項２】
請求項１に記載のリーク検出装置において、
前記リーク検出部は、前記振幅比率Ｒｖが所定の閾値未満となったときに、前記バッテリの正極側および負極側の少なくとも一方と前記グランドとの間に前記リークを検出するリーク検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のリーク検出装置において、
前記正極接続線および前記負極接続線と前記パルス信号出力部との間をそれぞれ絶縁する絶縁回路をさらに備え、
前記パルス信号出力部は、前記絶縁回路を介して、前記正極接続線および前記負極接続線に前記パルス信号をそれぞれ出力するリーク検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁回路は、フォトモスリレーを用いて構成されるリーク検出装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のリーク検出装置において、
前記正極接続線および前記負極接続線の電圧をそれぞれ分圧する分圧抵抗部をさらに備え、
前記応答波形検出部は、前記分圧抵抗部を介して、前記正極応答波形および前記負極応答波形を検出するリーク検出装置。
【請求項６】
請求項３に記載のリーク検出装置において、
前記パルス信号出力部から前記絶縁回路を介して前記正極接続線および前記負極接続線に前記パルス信号がそれぞれ出力されたときの前記絶縁回路の出力電圧波形を、正極モニタ波形および負極モニタ波形として検出するモニタ波形検出部と、
前記正極モニタ波形および前記負極モニタ波形に基づいて前記絶縁回路の状態を診断する絶縁診断部とをさらに備えるリーク検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載のリーク検出装置において、
前記パルス信号出力部は、前記正極接続線に対する正極パルス信号と、前記負極接続線に対する負極パルス信号とを交互に出力し、
前記絶縁診断部は、
前記正極パルス信号の立ち下がり開始点および前記負極パルス信号の立ち上がり開始点に対応する第１基準時点における前記正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ１および前記負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ１と、前記正極パルス信号の立ち上がり開始点および前記負極パルス信号の立ち下がり開始点に対応する第２基準時点における前記正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ２および前記負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ２と、前記正極応答波形の極大値と前記負極応答波形の極大値との差分Ｖ１と、前記正極応答波形の極小値と前記負極応答波形の極小値との差分Ｖ２とを基に、下記の式により、第１モニタ比率Ａｍ１、第２モニタ比率Ａｍ２およびモニタ差分比率Ａｄを算出し、
Ａｍ１＝２（Ｖｍｐ１−Ｖｍｎ１）／（Ｖ１＋Ｖ２）
Ａｍ２＝２（Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）
Ａｄ＝２（Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ１）／（Ｖ１＋Ｖ２）
算出した前記第１モニタ比率Ａｍ１、前記第２モニタ比率Ａｍ２および前記モニタ差分比率Ａｄに基づいて、前記絶縁回路の状態を診断するリーク検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁診断部は、
前記第２モニタ比率Ａｍ２が所定の閾値以上であり、かつ前記モニタ差分比率Ａｄが所定の閾値以上となったときに、前記正極接続線と前記パルス信号出力部との間にある前記絶縁回路が短絡していると判断し、
前記第１モニタ比率Ａｍ１が所定の閾値以上であり、かつ前記モニタ差分比率Ａｄが所定の閾値以上となったときに、前記負極接続線と前記パルス信号出力部との間にある前記絶縁回路が短絡していると判断するリーク検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁診断部は、前記第１モニタ比率Ａｍ１および前記第２モニタ比率Ａｍ２がいずれも所定の閾値以下であり、かつ前記振幅比率算出部により算出された前記振幅比率が所定の閾値以下となったときに、前記絶縁回路が前記パルス信号を遮断していると判断するリーク検出装置。
【請求項１０】
請求項６に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁回路の出力側に接続された分圧回路をさらに備え、
前記モニタ波形検出部は、前記分圧回路を介して前記正極モニタ波形および前記負極モニタ波形を検出するリーク検出装置。
【請求項１１】
バッテリとグランドの間のリークを検出する装置であって、
前記バッテリの正極側に接続されている正極接続線および前記バッテリの負極側に接続されている負極接続線に所定のパルス信号をそれぞれ出力するパルス信号出力部と、
前記正極接続線および前記負極接続線と前記パルス信号出力部との間をそれぞれ絶縁する絶縁回路と、
前記パルス信号出力部から前記絶縁回路を介して前記正極接続線に出力されたパルス信号に対する正極応答波形と、前記パルス信号出力部から前記絶縁回路を介して前記負極接続線に出力されたパルス信号に対する負極応答波形とを検出する応答波形検出部と、
前記正極応答波形および前記負極応答波形に基づいて、前記バッテリと前記グランドの間のリークを検出するリーク検出部と、
前記パルス信号出力部から前記正極接続線および前記負極接続線に前記パルス信号がそれぞれ出力されたときの前記絶縁回路の出力電圧波形を、正極モニタ波形および負極モニタ波形として検出するモニタ波形検出部と、
前記正極モニタ波形および前記負極モニタ波形に基づいて前記絶縁回路の状態を診断する絶縁診断部とを備えるリーク検出装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のリーク検出装置において、
前記パルス信号出力部は、前記正極接続線に対する正極パルス信号と、前記負極接続線に対する負極パルス信号とを交互に出力し、
前記絶縁診断部は、
前記正極パルス信号の立ち下がり開始点および前記負極パルス信号の立ち上がり開始点に対応する第１基準時点における前記正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ１および前記負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ１と、前記正極パルス信号の立ち上がり開始点および前記負極パルス信号の立ち下がり開始点に対応する第２基準時点における前記正極モニタ波形の電圧Ｖｍｐ２および前記負極モニタ波形の電圧Ｖｍｎ２と、前記正極応答波形の極大値と前記負極応答波形の極大値との差分Ｖ１と、前記正極応答波形の極小値と前記負極応答波形の極小値との差分Ｖ２とを基に、下記の式により、第１モニタ比率Ａｍ１、第２モニタ比率Ａｍ２およびモニタ差分比率Ａｄを算出し、
Ａｍ１＝２（Ｖｍｐ１−Ｖｍｎ１）／（Ｖ１＋Ｖ２）
Ａｍ２＝２（Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ２）／（Ｖ１＋Ｖ２）
Ａｄ＝２（Ｖｍｐ２−Ｖｍｎ１）／（Ｖ１＋Ｖ２）
算出した前記第１モニタ比率Ａｍ１、前記第２モニタ比率Ａｍ２および前記モニタ差分比率Ａｄに基づいて、前記絶縁回路の状態を診断するリーク検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁診断部は、
前記第２モニタ比率Ａｍ２が所定の閾値以上であり、かつ前記モニタ差分比率Ａｄが所定の閾値以上となったときに、前記正極接続線と前記パルス信号出力部との間にある前記絶縁回路が短絡していると判断し、
前記第１モニタ比率Ａｍ１が所定の閾値以上であり、かつ前記モニタ差分比率Ａｄが所定の閾値以上となったときに、前記負極接続線と前記パルス信号出力部との間にある前記絶縁回路が短絡していると判断するリーク検出装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載のリーク検出装置において、
前記絶縁回路の出力側に接続された分圧回路をさらに備え、
前記モニタ波形検出部は、前記分圧回路を介して前記正極モニタ波形および前記負極モニタ波形を検出するリーク検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の一態様によるリーク検出装置は、バッテリとグランドの間のリークを検出する装置であって、バッテリの正極側に接続されている正極接続線およびバッテリの負極側に接続されている負極接続線に所定のパルス信号をそれぞれ出力するパルス信号出力部と、正極接続線に出力されたパルス信号に対する正極応答波形と、負極接続線に出力されたパルス信号に対する負極応答波形とを検出する応答波形検出部と、正極応答波形および負極応答波形に基づいて振幅比率を算出する振幅比率算出部と、振幅比率に基づいて、バッテリとグランドの間のリークを検出するリーク検出部とを備え、振幅比率算出部は、正極応答波形の振幅Ｖａｐ、負極応答波形の振幅Ｖａｎ、正極応答波形の極大値と負極応答波形の極大値との差分Ｖ１、および正極応答波形の極小値と負極応答波形の極小値との差分Ｖ２を基に、下記の式により、振幅比率Ｒｖを算出する。
Ｒｖ＝（Ｖａｐ＋Ｖａｎ）／（Ｖ１＋Ｖ２）
本発明の他の一態様によるリーク検出装置は、バッテリとグランドの間のリークを検出する装置であって、バッテリの正極側に接続されている正極接続線およびバッテリの負極側に接続されている負極接続線に所定のパルス信号をそれぞれ出力するパルス信号出力部と、正極接続線および負極接続線とパルス信号出力部との間をそれぞれ絶縁する絶縁回路と、パルス信号出力部から絶縁回路を介して正極接続線に出力されたパルス信号に対する正極応答波形と、パルス信号出力部から絶縁回路を介して負極接続線に出力されたパルス信号に対する負極応答波形とを検出する応答波形検出部と、正極応答波形および負極応答波形に基づいて、バッテリとグランドの間のリークを検出するリーク検出部と、パルス信号出力部から正極接続線および負極接続線にパルス信号がそれぞれ出力されたときの絶縁回路の出力電圧波形を、正極モニタ波形および負極モニタ波形として検出するモニタ波形検出部と、正極モニタ波形および負極モニタ波形に基づいて絶縁回路の状態を診断する絶縁診断部とを備える。
【国際調査報告】
2013190733.tif 000017
2013190733.tif 000018