(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  直流電圧源（２）と、
−  前記直流電圧源の絶縁欠陥を検出するための検出装置（４）であって、
・  前記直流電圧源の２つの端子の各１つにそれぞれ接続されている第１および第２の入力端子（４７）（４８）、
・  前記第１の入力端子（４７）と中間点（４９）との間に接続されている第１の回路（４１）、
・  前記第２の入力端子（４８）と前記中間点（４９）との間に接続されている第２の回路（４２）、および
・  電気的接地部と前記中間点（４９）との間に接続されている絶縁欠陥電流検出回路（４５）を有している検出装置（４）とを備えている電力供給装置であって、
前記第１および第２の回路は、それぞれ第１および第２の電流リミッタ回路であり、
−  前記第１の電流リミッタ回路は、前記第１の電流リミッタ回路の端子間電圧が飽和電圧未満であるときに、実質的に一定のインピーダンスを呈し、前記第１の電流リミッタ回路の端子間電圧が該飽和電圧を超過しているときに、実質的に一定の電流Ｉ１＝Ｖｂ１／Ｚ１が前記第１の電流リミッタ回路に流れるように、前記第１の電流リミッタ回路の端子間電圧Ｖｂ１に比例するインピーダンスＺ１を呈し、
−  前記第２の電流リミッタ回路は、前記第２の電流リミッタ回路の端子間電圧が飽和電圧未満であるときに、実質的に一定のインピーダンスを呈し、前記第２の電流リミッタ回路の端子間電圧が該飽和電圧を超過しているときに、実質的に一定の電流Ｉ２＝Ｖｂ２／Ｚ２が前記第２の電流リミッタ回路に流れるように、前記第２の電流リミッタ回路の端子間電圧Ｖｂ２に比例するインピーダンスＺ２を呈し、
前記第１および第２の電流リミッタ回路は、それぞれ前記第１および第２の入力端子と、前記中間点との電気的な接続および接続解除を選択的に行うように構成されており、前記第１および第２の電流リミッタ回路の各々は、前記第１または第２の電流リミッタ回路が閉じられており、かつ前記直流電圧源の端子の１つが前記電気的接地部に短絡しているときに、標準化されている安全閾値未満の電流しか流れないような定格を有しており、該標準化されている安全閾値は、前記電流Ｉ１およびＩ２の値より大きいこと、および
前記電力供給装置は、
−  前記第２の入力端子と前記電気的接地部との間で、前記第２の電流リミッタ回路に直列に前記絶縁欠陥電流検出回路を電気的に接続しておくように、前記第１の電流リミッタ回路を開いておくとともに、前記第２の電流リミッタ回路を閉じておくことによって、前記第１の入力端子と前記電気的接地部との絶縁をチェックし、
−  前記第１の入力端子と前記電気的接地部との間で、前記第２の電流リミッタ回路に直列に前記絶縁欠陥電流検出回路を電気的に接続しておくように、前記第１の電流リミッタ回路を閉じておくとともに、前記第２の電流リミッタ回路を開いておくことによって、前記第２の入力端子と前記電気的接地部との絶縁をチェックするように構成されている制御回路（８）を備えていることを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記電流リミッタ回路の各々は、その電流リミッタ回路の開路操作および閉路操作を選択的に行うように、前記制御回路（８）によって制御される光カプラー（４３）を有している、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記電力供給装置は、前記第１の入力端子と前記電気的接地部（９３）との間で、前記第１の電流リミッタ回路に並列に接続されている第１のキャパシタ（Ｃ１）、および前記第２の入力端子と前記電気的接地部（９３）との間で、前記第２の電流リミッタ回路に並列に接続されている第２のキャパシタ（Ｃ２）を備えており、前記制御回路（８）は、前記第１および第２の電流リミッタ回路のうちの一方が閉じられたときに、対応するキャパシタの放電を検出するように構成されている、請求項１または２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記制御回路（８）は、前記電流リミッタ回路の各々を、１０〜３０秒の範囲の時間間隔で反復して閉じる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記制御回路（８）は、前記電流リミッタ回路の各々の閉路操作を、２％未満のデューティ比で維持する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記絶縁欠陥電流検出回路（４５）は、前記中間点（４９）から来る絶縁欠陥電流を受ける入力端子（４９１）を有するマイクロコントローラ（４５３）を備えており、該入力端子（４９１）は、第１の抵抗（４５６）を介して、１つの電圧供給源に接続されており、該入力端子（４９１）は、さらに、第２の抵抗（４５７）を介して、前記電気的接地部（９３）に接続されており、前記電圧供給源の電圧レベルは、前記直流電圧源の電圧レベルの１／１０倍未満であり、前記マイクロコントローラ（４５３）は、該マイクロコントローラ（４５３）の入力端子に印加される電圧の関数として、絶縁欠陥の大きさを特定するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の電力供給装置。
【請求項７】
前記電流リミッタ回路の各々は、
−  前記検出装置の入力端子のうちの１つに接続されている入力電極、出力電極、および制御電極を有する第１のトランジスタと、
−  前記入力電極と前記制御電極との間に接続されている第１の抵抗（Ｒ１）と、
−  前記出力電極と前記中間点（４９）との間に接続されている第２の抵抗（Ｒ２）と、
−  前記制御電極における電圧レベルを制限するための電圧レベル制限手段とを
備えている、請求項１〜６のいずれか１つに記載の電力供給装置。
【請求項８】
前記第１のトランジスタは、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＴＣ１１）である、請求項７に記載の電力供給装置。
【請求項９】
前記電圧レベル制限手段は、前記第１のトランジスタの制御電極と、前記中間点との間に接続されているツェナーダイオードである、請求項７または８に記載の電力供給装置。
【請求項１０】
前記電圧レベル制限手段は、ベースを前記第１のトランジスタの出力電極に接続されており、エミッタを前記中間点に接続されており、コレクタを前記第１のトランジスタの制御電極に接続されているバイポーラトランジスタである、請求項７または８に記載の電力供給装置。
【請求項１１】
前記電流リミッタ回路の各々は、前記第１または第２の電流リミッタ回路が閉じられており、かつ前記直流電圧源の端子の１つが前記電気的接地部に短絡しているときに、３．５ｍＡ未満の電流しか流れないような定格を有している、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の電力供給装置。
【請求項１２】
前記電流リミッタ回路の各々は、前記制御回路がその電流リミッタ回路を閉じるように制御しているときに、前記直流電圧源の端子の１つと、前記電気的接地部との短絡によって引き起こされる電流がその電流リミッタ回路に流れた場合に、閉路状態を維持するような定格を有している、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の電力供給装置。
【請求項１３】
−  直流電圧源がバッテリである、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の電力供給装置と、
−  直流／直流インターフェイスおよび交流／交流インターフェイスを有しており、該直流／直流インターフェイスに前記バッテリの２つの端子を接続されているインバータ（６）と、
−  前記インバータ（６）の交流／交流インターフェイスに接続されているモータ（７）とを備えている電動システム（１）。
【請求項１４】
前記バッテリ（２）の端子間電圧は１００Ｖを超過している、請求項１３に記載の電動システム。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の電動システムを備えている自動車（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電網および直流電圧供給装置における大地に対する絶縁に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電力の直流電圧供給システムが、大きく発展しつつある。多くの輸送システムは、直流電圧供給装置を備えている。
【０００３】
燃料／電気ハイブリッド自動車や電気自動車は、高電力バッテリを備えている。適切な電圧レベルを得るために、いくつかの電気化学的蓄電池が、直列に配置される。高電力および高供給能力を得るために、いくつかの蓄電池群が直列に配置される。ブロックの数（蓄電池群の数）、および各ブロックにおいて互いに並列に接続される単位蓄電池の数は、そのバッテリに要求される電圧、電流、および供給能力に応じて異なる。いくつかの単位蓄電池の組み合わせは、単位蓄電池が組み合わされたバッテリと呼ばれる。このような自動車用の電気化学蓄電池としては、限られた重量および体積において、相当量のエネルギーを蓄える能力を有するために、一般に、リチウムイオンタイプのものが用いられる。リン酸鉄リチウムイオン（ＬｉＦｅＰＯ４）タイプのバッテリ技術が、エネルギー蓄積密度が若干低いにしても、高いレベルの安全性を内在的に保有するために、顕著な開発対象となっている。
【０００４】
このようなバッテリは、インバータを介して、交流モータを駆動するために用いられる。このような交流モータに必要な電圧レベルは、数百ボルト（通常、およそ４００ボルト）に達する。このようなバッテリは、さらに、電気モードにおける自動車の航続距離を長くするために、高い電力供給能力を有する。自動車への適用に特有のいくつかの技術的な理由によって、自動車の車体（自動車の金属シャーシおよび金属ボディシェルによって構成され、したがって、ユーザによってアクセス可能な部分）とバッテリの出力端子とは、互いに絶縁される。走行中の最初の絶縁欠陥の発生の際に、バッテリが、駆動系から即時に電気的に切り離されるという危険は避けなければならないというのが、その主な理由である。例えば、バッテリの一方の極の端子が車体に電気的に接続されており、他方の極の端子に絶縁欠陥が発生する場合を考える。この絶縁欠陥の発生によって短絡が生じ、保護ヒューズが即時に溶断する。これは、自動車を危険な状態にする。駆動電力が消失し、または回生ブレーキが作動するために、必然的に、バッテリを絶縁し、絶縁モニタでその絶縁をチェックして、人間の安全を図らなければならなくなる。最初の絶縁欠陥の発生の際に、ユーザに対する危険がなかったとしても、バッテリの正極端子と負極端子との間の短絡を引き起こすことによって、バッテリを、駆動系から電気的に切り離す効果を有する２回目の絶縁欠陥の発生の前に、この最初の絶縁欠陥に関して、ユーザに警告を与えることは適切なことである。さらに、この２回目の絶縁欠陥の発生の際に、バッテリ電圧が車体に直接印加されるから、ユーザは、このバッテリ電位にある車体に触れる可能性がある。このような電力源には、ユーザに対する危険性が存在するために、極めて注意深く、バッテリと車体との間の絶縁および絶縁の監視を行わなければならない。自動車の全ての導電部分を、大地に対して絶縁しなければならない。このような絶縁は、絶縁材料を用いてなされる。絶縁材料は、時間の経過とともに劣化し（振動、機械的な衝撃、塵芥などのために）、したがって、車体は、危険な電位に置かれる場合がある。
【０００５】
さらに、配電網からガルバニックに絶縁されていない充電器が用いられる場合がある。通常、充電中、車体は大地に接地され、従来用いられる中性線方式（ＴＴ方式）においては、常に、中性線が大地に接地されているから、充電中、車体は、バッテリの２つの電極のうちの１つの電位に接続されていることになる。したがって、充電中、絶縁材料の両境界間には、十分に制御された状態で、バッテリ電圧の半分しか印加されない標準的な場合と違って、バッテリの全電圧が印加される。したがって、この絶縁材料は、バッテリの全電圧に耐えることができず、即座の短絡をもたらす２回目の絶縁欠陥が発生する場合がある。
【０００６】
従来技術による電気自動車は、通常、三相モータに電力を供給するためのバッテリを備えている。このバッテリは、電気化学蓄電池を有している。ヒューズを備えた保護装置が、バッテリの両端子に接続されている。さらに、絶縁監視装置がバッテリの両端子に接続され、また自動車の車体に接続されている。絶縁監視装置はコンピュータに接続されており、検出された絶縁欠陥を、そのコンピュータに通知する。このコンピュータは、車内ネットワークのバッテリから電力を供給される。遮断システムを介して、バッテリの両端子から、インバータの直流入力に、電圧（＋Ｖｂａｔ）、（−Ｖｂａｔ）が印加される。遮断システムには、コンピュータによって制御されるパワースイッチが備えられている。三相モータが、インバータの交流出力に接続されている。種々のタイプの絶縁監視装置が、従来技術において公知である。
【０００７】
特に、特許文献１は、直流電圧配電網の絶縁を監視する監視装置を開示している。この特許文献１には、低周波（４〜１０Ｈｚの範囲の）の交流成分（約３０Ｖ）を放出する抵抗性ブリッジが開示されている。検出回路が、絶縁インピーダンス素子および測定抵抗を通って接地部まで流れる電流を測定する。このような検出回路の設計は、抵抗性ブリッジ内の抵抗の仕様との兼ね合いで定まる。
【０００８】
検出回路の測定精度を適切に保持するためには、抵抗性ブリッジにおいて、常時、相当量に及ぶ電流消費が誘発される。このような電流消費は、組み込みシステムへの応用には、例えば電気自動車の航続距離の低下をもたらすために、望ましくないことが判明している。さらに、そのような監視装置は、特に、高直流電圧用に設計された低周波電源を用いるために、かなり高価である。さらに、検出回路は、一方の端子と接地部との間の絶縁欠陥しか検出することができず、他方の端子と接地部との間の絶縁欠陥を検出することはできない。さらに、このような監視装置は、交流電流がインバータ中に存在するコモンモードコンデンサを通るときに絶縁欠陥を検出するから、誤検出に基づく誤判定を起こしがちである。
【０００９】
電気自動車１で通常行われる別の一解決方法においては、絶縁監視装置は、抵抗性の分圧器を備えている。双方向光カプラーが、分圧器の中間点と車体との間に接続される。中間点の両側の、分圧器の抵抗は、同一の特性を有している。したがって、絶縁欠陥が存在しない場合には、双方向光カプラーの端子間電圧は０であり、絶縁欠陥の存在は通知されない。バッテリの両端子のうちの一方と車体との間に、絶縁欠陥が発生すると、分圧器の中間点の電位は変化する。すなわち、双方向光カプラーの端子間に電圧が発生し、それによって、絶縁欠陥信号が生成される。
【００１０】
検出される漏洩電流（絶縁欠陥電流）の閾値が比較的低くなるように調整するためには、分圧器中の抵抗の抵抗値を、ほぼ５０ｋΩの比較的小さな値にしなければならない。その場合には、これらの抵抗によって、バッテリによって与えられる車両航続距離を損ねるほどの、かなり大きな直流電力消費が発生する。
【００１１】
図１４のグラフは、分圧器の端子と中間点との間の抵抗のいくつかの値をパラメータとし、絶縁欠陥抵抗の関数として、最小バッテリ電圧（この例においては１９２Ｖ）における漏洩電流を示している。例えば分圧器の端子と中間点との間の抵抗が、１０ｋΩの抵抗値を有している場合には、５０ｋΩ未満の絶縁欠陥抵抗を検出することができる一方、５６ｋΩの抵抗値を有している場合には、１ｋΩ未満の絶縁欠陥抵抗しか検出することができないことがわかる。
【００１２】
さらに、いくつかの絶縁材料は、正常動作においては、車体とバッテリの端子との間の電圧に適切に耐えることが認められていても、経年劣化のために、絶縁欠陥の発生によってバッテリの端子間の全電圧を受けると絶縁破壊を起こす場合がある。上述の絶縁監視装置は、このような絶縁欠陥を検査することも、検出することもできず、この絶縁欠陥から、連鎖的に複数の絶縁欠陥が発生する場合がある。バッテリの一方の極性の端子側で、最初の絶縁欠陥が発生すると、他方の極性の端子と車体との間に、バッテリの全電圧が印加される。この他方の極性の端子側の絶縁材料が、その電圧に耐えることができなければ、２回目の絶縁欠陥が発生する。これによって、ヒューズの溶断を伴う短絡が発生する。したがって、駆動力が失われて、自動車が突然に動かなくなる。これは危険である。
【００１３】
さらに、上述の絶縁監視装置は、絶縁欠陥を検出することだけはできるが、絶縁欠陥の大きさを特定することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】フランス国特許公開第２６７１１９０号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】「cahier technique 162（技術評論１６２）」、シュネデール エレクトリック ソシエテ アノニム、１９９８年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上述の欠点の１つ以上を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的の達成のために、本発明は、次の要素を備えている電力供給装置を提供するものである。
−  感電死を引き起こし得る直流電圧源と、
−  直流電圧源の絶縁欠陥を検出するための検出装置であって、
・  直流電圧源の２つの端子の各１つにそれぞれ接続されている第１および第２の入力端子、
・  第１の入力端子と中間点との間に接続されている第１の回路、
・  第２の入力端子と中間点との間に接続されている第２の回路、および
・  電気的接地部と中間点との間に接続されている絶縁欠陥電流検出回路を
有している検出装置。
第１および第２の回路は、それぞれ第１および第２の入力端子と、中間点との電気的な接続および接続解除を選択的に行うように構成されている第１および第２の電流リミッタ回路であり、これらの第１および第２の電流リミッタ回路の各々は、第１または第２の電流リミッタ回路が閉じられており、かつ直流電圧源の端子の１つが電気的接地部に短絡しているときに、標準化されている安全閾値未満の電流しか流れないような定格を有している。
制御回路は、電流リミッタ回路の一方を開いておくとともに、電流リミッタ回路の他方を閉じておくことができるように構成されている。
【００１８】
一変形例によれば、各電流リミッタ回路は、その電流リミッタ回路の開路操作および閉路操作を選択的に行うように制御回路によって制御される光カプラーを有している。
【００１９】
さらなる一変形例によれば、電力供給装置は、第１の入力端子と電気的接地部との間で、第１の電流リミッタ回路に並列に接続されている第１のキャパシタ、および第２の入力端子と電気的接地部との間で、第２の電流リミッタ回路に並列に接続されている第２のキャパシタを備えており、制御回路は、第１および第２の電流リミッタ回路のうちの一方が閉じられたときに、対応するキャパシタの放電を検出するように構成されている。
【００２０】
別の一変形例によれば、制御回路は、電流リミッタ回路の各々を、１０〜３０秒の範囲の時間間隔で反復して閉じる。
【００２１】
さらに別の一変形例によれば、制御回路は、電流リミッタ回路の各々の閉路操作を、２％未満のデューティ比で維持する。
【００２２】
一変形例によれば、絶縁欠陥電流検出回路は、中間点から来る絶縁欠陥電流を受ける入力端子を有するマイクロコントローラを備えており、この入力端子は、第１の抵抗を介して、１つの電圧供給源に接続されており、この入力端子は、さらに、第２の抵抗を介して、電気的接地部に接続されており、電圧供給源の電圧レベルは、直流電圧源の電圧レベルの１／１０倍未満であり、マイクロコントローラは、マイクロコントローラの入力端子に印加される電圧の関数として、絶縁欠陥の大きさを特定するように構成されている。
【００２３】
さらなる一変形例によれば、各電流リミッタ回路は、次のものを備えている。
−  検出装置の入力端子のうちの１つに接続されている入力電極、出力電極、および制御電極を有する第１のトランジスタと、
−  入力電極と制御電極との間に接続されている第１の抵抗と、
−  出力電極と中間点との間に接続されている第２の抵抗と、
−  制御電極における電圧レベルを制限するための電圧レベル制限手段。
【００２４】
別の一変形例によれば、第１のトランジスタは、ＭＯＳ電界効果トランジスタである。
【００２５】
さらなる一変形例によれば、電圧レベル制限手段は、第１のトランジスタの制御電極と、中間点との間に接続されているツェナーダイオードである。
【００２６】
さらに別の一変形例によれば、電圧レベル制限手段は、ベースを第１のトランジスタの出力電極に接続されており、エミッタを中間点に接続されており、コレクタを第１のトランジスタの制御電極に接続されているバイポーラトランジスタである。
【００２７】
さらに別の一変形例によれば、電流リミッタ回路の各々は、第１または第２の電流リミッタ回路が閉じられており、かつ直流電圧源の端子の１つが電気的接地部に短絡しているときに、３．５ｍＡ未満の電流しか流れないような定格を有している。
【００２８】
一変形例によれば、電流リミッタ回路の各々は、制御回路がその電流リミッタ回路を閉じるように制御しているときに、直流電圧源の端子の１つと、電気的接地部との短絡によって引き起こされる電流がその電流リミッタ回路に流れた場合に、閉路状態を維持するような定格を有している。
【００２９】
本発明は、さらに、次のものを備えている電動システムを提供するものである。
−  直流電圧源がバッテリである、上述の電力供給装置と、
−  直流／直流インターフェイスおよび交流／交流インターフェイスを有しており、この直流／直流インターフェイスにバッテリの２つの端子を接続されているインバータと、
−  インバータの交流／交流インターフェイスに接続されているモータ。
【００３０】
一変形例によれば、バッテリの端子間電圧は１００Ｖを超過している。
【００３１】
本発明は、さらに、上述の電動システムを備えている自動車を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】バッテリから電力を供給されるモータを備えている自動車の一例を示す概要図である。
【図２】電力供給装置における絶縁欠陥を検出する検出装置の一実施形態の概要的な回路図である。
【図３】図２の検出装置の一制御相における回路図である。
【図４】図２の検出装置の別の一制御相における回路図である。
【図５】図２の電流制限機能素子の第１の変形例の回路図である。
【図６】図２の電流制限機能素子の第２の変形例の回路図である。
【図７】図２の電流制限機能素子の第３の変形例の回路図である。
【図８】図２の電流制限機能素子の第４の変形例の回路図である。
【図９】図７の電流制限機能素子が組み込まれている電流制限回路の一例の回路図である。
【図１０】図７の電流制限機能素子が組み込まれている電流制限回路の別の一例の回路図である。
【図１１】交差検出を利用する絶縁欠陥電流検出回路の一例の回路図である。
【図１２】絶縁欠陥電流の振幅を検出する絶縁欠陥電流検出回路の一例の回路図である。
【図１３】自身の動作を検査することができる検出装置の一例の部分回路図である。
【図１４】絶縁欠陥抵抗の抵抗値の関数として、絶縁欠陥電流を示すグラフである。
【図１５】絶縁欠陥電流の増幅回路と組み合わされた電流リミッタ回路を備えている検出装置の一例の回路図である。
【図１６】絶縁欠陥電流の増幅回路と組み合わされた電流リミッタ回路を備えている検出装置の別の一例の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
添付図面を参照して、完全に非限定的な例として以下に示す、本発明に関する説明を読むことによって、本発明の他の特性および利点が明らかになると思う。
【００３４】
本発明は、感電死を引き起こし得る直流電圧源の絶縁欠陥を検出するための検出装置が組み込まれた電力供給装置を提供するものである。この検出装置は、直流電圧源の２つの端子の各１つに接続されるように作られている第１および第２の入力端子を有している。第１の回路が、第１の入力端子と中間点との間に接続されており、第２の回路が、第２の入力端子と中間点との間に接続されている。絶縁欠陥電流検出回路が、電気的接地部と中間点との間に接続されている。
【００３５】
第１および第２の回路は、それぞれ第１および第２の入力端子と中間点との接続および接続解除を選択的に行うように構成されている第１および第２の電流リミッタである。これらの２つの電流リミッタのうちの一方を開いておくとともに、他方を閉じておくことができるように構成されている制御回路が用いられる。
【００３６】
したがって、本発明は、消費電流を制限し、かつ単純な手段を用いて、直流電圧源の２つの端子における絶縁欠陥の発生の検出を可能にする。さらに、本発明は、検査中の絶縁体の両境界間に、直流電圧源の両端子間の全電位差を印加して、絶縁欠陥を検出することを可能にする。したがって、絶縁破壊による絶縁欠陥の発生の危険性を前もって特定することができる。本発明は、さらに、直流電圧源の端子への低周波交流成分の注入を省くことを可能にする。本発明は、さらに、ユーザの安全を害することなく、検出の感度を向上させることを可能にする。
【００３７】
本発明は、さらに、絶縁欠陥の検出装置を製造している当業者の技術的な先入観、すなわち能動部品の使用によって、満足な信頼性、したがってユーザに対する十分な保護を確実に行うことはできないという先入観を打ち破るものである。
【００３８】
通常認められている定義（例えば非特許文献１に提示されている）によれば、電流リミッタは、短絡の際に、予測される電流の振幅より著しく小さい振幅の電流（短絡が生じていない状態で流れる電流程度の）しか通さない装置である。以下においては、用語「電流リミッタ」は、その端子間電圧が飽和電圧（電流の飽和が始まる電圧）未満であるときに、実質的に一定のインピーダンスを示し、その端子間電圧が飽和電圧を超過すると、その端子間電圧に比例したインピーダンスを示す部品または回路を意味している。この特性を有効に利用することによって、飽和電圧未満の電圧の測定感度を良好にして、飽和電圧を超過する電圧におけるユーザの安全性を十分なものにすることができる。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態を実装している自動車１の一例を示す。自動車１は、互いに直列に接続された複数の電気化学蓄電池２１を有するバッテリ２を備えている電気自動車（それ自体は公知である）である。バッテリ２は、互いに直列に接続された多数の電気化学蓄電池２１（必要な電圧、および用いられている電気化学蓄電池のタイプに依存して、通常、４０〜１５０個の範囲の）を有している。充電を完了したバッテリ２の端子間電圧は、通常、およそ４００Ｖである。バッテリ２は、第１の端子に電圧（＋Ｖｂａｔ）、第２の端子に電圧（−Ｖｂａｔ）を出力する。電気化学蓄電池２１は、電力コネクタを介して、互いに直列に接続されている。バッテリ２の両端子は、インバータ６の直流／直流インターフェイスに接続されている。モータ７が、インバータ６の交流／交流インターフェイスに接続されている。
【００４０】
バッテリ２の両端子と、インバータ６の直流／直流インターフェイスとの接続は、保護回路３および電力結合回路５を介して行われている。保護回路３は、公知のように、短絡の際に接続を断つように構成されたヒューズを有している場合がある。電力結合回路５は、インバータ６の直流／直流インターフェイスへの、バッテリ２の両端子の接続および接続解除を選択的に行うことができる断続器５１および５２を有している。断続器５１および５２の開/閉は、制御回路８（通常、バッテリ２の動作を管理するためのコンピュータ）によって制御される。制御回路８は、通常、自動車１の車内ネットワークに電力を供給するためのバッテリ９１（バッテリ２の電圧レベルよりずっと低い電圧レベルの）から電力を供給される。制御回路８は、通常、自動車１の金属シャーシおよびボディシェル９２を含む、接地体である車体９３に接続されている。
【００４１】
絶縁欠陥を検出するための検出装置４が、バッテリ２の両端子および車体９３に接続されている。このような検出装置４の一実施形態が、図２に概略的に示されている。検出装置４は、それぞれ電力コネクタ９５および９６を介して、電圧（＋Ｖｂａｔ）および（−Ｖｂａｔ）が印加される入力端子４７および４８を有している。検出装置４は、中間点４９を有している。絶縁欠陥電流検出回路４５が、中間点４９と車体９３との間に接続されている。電流制限回路４１すなわち電流リミッタ回路が、入力端子４７と中間点４９との間に接続されている。図示のように、電流制限回路４１は、電流制限回路４１を通る電流を、絶縁欠陥電流に対して規格で定められている安全閾値（例えば３．５ミリアンペア）未満の値に制限するような定格を有する電流制限機能素子４１１を備えている。電流制限回路４１は、さらに、入力端子４７と中間点４９との電気的な接続および接続解除を選択的に行うことができる断続器機能素子４１２を備えている。断続器機能素子４１２による接続／接続解除は、制御回路８によって制御される。
【００４２】
電流制限回路４２すなわち電流リミッタ回路が、入力端子４８と中間点４９との間に接続されている。電流制限回路４２は、電流制限回路４２を通る電流を、絶縁欠陥電流に対して規格で定められている安全閾値（例えば３．５ミリアンペア）未満の値に制限するような定格を有する電流制限機能素子４２１を備えている。電流制限回路４２は、さらに、入力端子４８と中間点４９との電気的な接続および接続解除を選択的に行うことができる断続器機能素子４２２を備えている。断続器機能素子４２２による接続／接続解除は、制御回路８によって制御される。
【００４３】
電流制限機能素子４１１および４２１は、絶縁欠陥抵抗が０である場合に、断続器機能素子４１２または４２２が閉じられている間、電流制限機能素子４１１および４２１を通る電流が、安全を確保できる最大電流Ｉｍａｘ未満になるような定格を有することが好ましい。この例においては、最大電流Ｉｍａｘは、Ｉｍａｘ＝Ｖｂ／Ｚｍａｘによって与えられる。Ｖｂは、バッテリの公称電圧であり、Ｚｍａｘは、電圧Ｖｂが入力端子４７と４８との間に印加されているときの、電流制限機能素子４１１および４２１のインピーダンスである。最大電流Ｉｍａｘは、１０ｍＡ以下、または５ｍＡ未満、または３．５ｍＡ以下、または２ｍＡ以下である場合がある。
【００４４】
図３に示すように、バッテリ２の（＋Ｖｂａｔ）側の端子（第１の端子）と車体９３との間の絶縁状態を検査するために、制御回路８は、電流制限回路４１の断続器機能素子を開き、電流制限回路４２の断続器機能素子を閉じる。そうすると、絶縁欠陥電流検出回路４５が、バッテリ２の（−Ｖｂａｔ）側の端子（第２の端子）と車体９３との間で、電流制限回路４２に直列に接続される。（＋Ｖｂａｔ）側に絶縁欠陥が存在する場合には、その絶縁欠陥を介して、（＋Ｖｂａｔ）側の端子と車体９３との間に、１つの回路が形成される。絶縁欠陥電流検出回路４５を通る絶縁欠陥電流は、絶縁欠陥の大きさに比例するかもしれないが、電流制限回路４２によって制限される。絶縁欠陥抵抗の値が十分に大きい場合には、閉じられた電流制限回路４２を通る絶縁欠陥電流は、この電流制限回路４２によって規制される電流限界値未満である。
【００４５】
図４に示すように、バッテリ２の（−Ｖｂａｔ）側の端子（第２の端子）と車体９３との間の絶縁状態を検査するために、制御回路８は、電流制限回路４２の断続器機能素子を開き、電流制限回路４１の断続器機能素子を閉じる。そうすると、絶縁欠陥電流検出回路４５が、バッテリ２の（＋Ｖｂａｔ）側の端子（第１の端子）と車体９３との間で、電流制限回路４１に直列に接続される。（−Ｖｂａｔ）側に絶縁欠陥が存在する場合には、その絶縁欠陥を介して、（−Ｖｂａｔ）側の端子と車体９３との間に、１つの回路が形成される。絶縁欠陥電流検出回路４５を通る絶縁欠陥電流は、絶縁欠陥の大きさに比例するかもしれないが、電流制限回路４１によって制限される。絶縁欠陥抵抗の値が十分に大きい場合には、閉じられた電流制限回路４１を通る絶縁欠陥電流は、この電流制限回路４１によって規制される電流限界値未満である。
【００４６】
図５は、電流制限機能素子４１１の第１の変形例（当業者であれば、当然ながら、電流制限機能素子４２１に対して、同様の第１の変形例を思い付くことができると思われる）を示している。この電流制限機能素子４１１は、コレクタを検出装置４の入力端子４７に接続されているＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴＢ１１を有している。バイアス抵抗Ｒ１が、バイポーラトランジスタＴＢ１１のコレクタ−ベース間に接続されている。抵抗Ｒ２が、バイポーラトランジスタＴＢ１１のエミッタと中間点４９との間に接続されている。ツェナーダイオードＤＺ１が、中間点とバイポーラトランジスタＴＢ１１のベースとの間に接続されている。
【００４７】
ツェナーダイオードＤＺ１によって、公知のように、バイポーラトランジスタＴＢ１１のベースと中間点４９との間の電位差を、実質的に一定に保つことができる。バイアス抵抗Ｒ１によって、バイポーラトランジスタＴＢ１１をオン状態にして、入力端子４７と中間点４９との間に電流が流れるようにすることができ、またツェナーダイオードＤＺ１に、降伏電圧まで逆方向のバイアスをかけることができる。最大電流Ｉｍａｘは、実質的に、バイポーラトランジスタＴＢ１１を通る電流に一致し、したがって、次の関係式によって表わすことができる。
Ｉｍａｘ＝（Ｖｚ−Ｖｂｅ）／Ｒ２
【００４８】
Ｖｚは、ツェナーダイオードＤＺ１の降伏電圧、Ｖｂｅは、バイポーラトランジスタＴＢ１１のベース−エミッタ間電圧であり、Ｒ２は、抵抗Ｒ２の抵抗値である。
【００４９】
バイアス抵抗Ｒ１の機能は、バイポーラトランジスタＴＢ１１およびツェナーダイオードＤＺ１にバイアスをかけながら、この分岐を流れる電流を最大電流までに制限することである。そのために、バイアス抵抗Ｒ１は、１００ｋΩ〜５ＭΩの範囲の抵抗値を有することが好ましい。ツェナーダイオードＤＺ１は、５〜２０Ｖの範囲、例えば１５Ｖの降伏電圧を有することが好ましい。バイアス抵抗Ｒ１およびツェナーダイオードＤＺ１が、このような値を有する場合には、抵抗Ｒ２は、絶縁欠陥によって短絡が生じた際に、電流制限回路４１を通る最大電流を２ｍＡまでに制限するように、通常、その値を７ｋΩとされる。
【００５０】
図６は、電流制限機能素子４１１の第２の変形例を示している。この電流制限機能素子４１１は、コレクタを検出装置４の入力端子４７に接続されているＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴＢ１１を有している。バイアス抵抗Ｒ１が、バイポーラトランジスタＴＢ１１のコレクタ−ベース間に接続されている。抵抗Ｒ２が、バイポーラトランジスタＴＢ１１のエミッタと中間点４９との間に接続されている。ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴＢ１２が、そのコレクタをバイポーラトランジスタＴＢ１１のベースに接続されており、そのベースをバイポーラトランジスタＴＢ１１のエミッタに接続されており、そのエミッタを中間点４９に接続されている。
【００５１】
最大電流Ｉｍａｘは、実質的に、バイポーラトランジスタＴＢ１１を通る電流に一致し、したがって、次の関係式によって表わすことができる。
Ｉｍａｘ＝Ｖｂｅ／Ｒ２    (Ｖｂｅ：バイポーラトランジスタＴＢ１２のベース−エミッタ間電圧）
【００５２】
図７は、電流制限機能素子４１１の第３の変形例を示している。この電流制限機能素子４１１は、ドレインを検出装置４の入力端子４７に接続されているＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１を有している。バイアス抵抗Ｒ１が、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のドレイン−ゲート間に接続されている。抵抗Ｒ２が、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のソースと中間点４９との間に接続されている。ツェナーダイオードＤＺ１が、中間点４９とＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のゲートとの間に接続されている。
【００５３】
ツェナーダイオードＤＺ１によって、公知のように、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のゲートと中間点４９との間の電位差を、実質的に一定に保つことができる。バイアス抵抗Ｒ１によって、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１をオン状態にして、入力端子４７と中間点４９との間に電流が流れるようにすることができる。最大電流Ｉｍａｘは、実質的に、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１を通る電流と一致し、したがって、次の関係式によって表わすことができる。
Ｉｍａｘ＝（Ｖｚ−Ｖｇｓｔｈ）／Ｒ２
【００５４】
Ｖｚは、ツェナーダイオードＤＺ１の降伏電圧、Ｖｇｓｔｈは、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のゲート−ソース間の閾値電圧、Ｒ２は、抵抗Ｒ２の抵抗値である。
【００５５】
図８は、電流制限機能素子４１１の第４の変形例を示している。この電流制限機能素子４１１は、ドレインを検出装置４の入力端子４７に接続されているＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１を有している。バイアス抵抗Ｒ１が、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のドレイン−ゲート間に接続されている。抵抗Ｒ２が、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のソースと中間点４９との間に接続されている。ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴＢ１２が、そのコレクタをＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のゲートに接続されており、そのベースをＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のソースに接続されており、そのエミッタを中間点４９に接続されている。
【００５６】
最大電流Ｉｍａｘは、実質的に、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１を通る電流に一致し、したがって、次の関係式によって表わすことができる。
Ｉ＝Ｖｂｅ／Ｒ２
【００５７】
Ｖｂｅは、バイポーラトランジスタＴＢ１２のベース−エミッタ間電圧である。
【００５８】
このようなＮＰＮ型のバイポーラトランジスタ、およびＮチャネル型のＭＯＳ電界効果トランジスタを用いて表わされている電流源を、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ、およびＰチャネル型のＭＯＳ電界効果トランジスタで実現することもできる。
【００５９】
上述の電流制限機能素子４１１の端子間電圧が飽和電圧に達し、絶縁欠陥電流の振幅を、ある閾値を超過して特定することができなくなっても、そのことは、検出装置４の動作に影響を与えない。検出装置４は、依然として、絶縁欠陥の発生を検出する機能、ならびに任意選択に、絶縁欠陥の初期進行状況を分析する機能を保有している。
【００６０】
図５〜図８の変形例において、断続器機能素子４１２は検査時構成にあり、したがって閉じられている。したがって、電流制限機能素子４１１は、検出装置４の入力端子４７と中間点４９との間に接続されているように示されている。
【００６１】
図９は、第３の変形例による電流制限機能素子４１１（図７）を組み込んでいる電流制限回路４１の一例を示している。電流制限回路４１は、光カプラー４３の形態に具現化された断続器を有している。光カプラー４３は、コレクタをＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のゲートに接続されており、エミッタを中間点４９に接続されているフォトトランジスタを有している。
【００６２】
保護抵抗Ｒ３が、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のドレインと検出装置４の入力端子４７との間に接続されている。保護ツェナーダイオードＤＺ２が、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１のドレインと車体９３との間に接続されている。このような配置は、特に、システムの堅牢性を向上させるために非絶縁型の充電器を用いている場合に、配電網から発生する過電圧に対する保護のために役立つ。
【００６３】
この場合には、電流制限回路４１の断続器機能は、光カプラー４３によって遂行される。制御回路８は、適切な制御によって、光カプラー４３のフォトトランジスタをオン／オフさせる。フォトトランジスタは、オン状態において、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１をオフ状態に保持し、したがって、断続器を開いたように機能する。断続器機能によって、電流制限回路４１と４２とを交互に閉じることができる。実際、電流制限回路４１と４２とを、十分に類似した特性を有するように製造することは困難であるから、電流制限回路４１と４２とを同時に閉じることによって、中間点４９における電圧レベルにアンバランスが生じ、したがって、絶縁欠陥の誤検出が発生する場合がある。さらに、この断続器機能によって、検査相以外の期間における、検出装置４の電流消費を制限することもできる。すなわち、電流制限回路４１および４２を高いデューティ比で開き続けることによって、検出装置４の電流消費は著しく制限される。直流電圧源の動作中、０．１Ｈｚ未満の周波数（例えば１０〜３０秒の範囲の時間間隔）で、かつ好適には２％未満のデューティ比（電流制限回路４１、４２を閉じておく期間の、全期間に対する比率）で、電流制限回路４１、４２を交互に閉じることが好ましい。
【００６４】
電流制限回路４１および４２は、制御回路が、それらの電流制限回路を閉じるような制御を行っているときには、絶縁欠陥によって、それらの電流制限回路に、バッテリの端子と接地部との間の短絡に対応する電流が流れていたとしても、閉じられ続けるような定格を有していることが好ましい。このような定格は、制御回路８によって電流制限回路４１および４２に適用されるデューティ比に応じて定めることができる。
【００６５】
図９に示す解決方法の欠点は、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１をオフ状態に保つために、光カプラー４３において、電流消費が伴うということである。図１０に示す解決方法は、電流制限回路４１が開いているときに、この電流消費をなくすることができる一代替例を示している。電流制限回路４１は、光カプラー４３を有している。光カプラー４３は、コレクタを抵抗Ｒ２に接続されており、エミッタを中間点４９に接続されているフォトトランジスタを有している。
【００６６】
この例においても、電流制限回路４１の断続器機能は、光カプラー４３によって遂行される。制御回路８は、適切な制御によって、フォトトトランジスタをオン／オフさせる。フォトトランジスタは、オフ状態において、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１をオフ状態に保ち、したがって、断続器を開いたように機能する。オン状態においては、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１を通る電流は、フォトトトランジスタを通ることができる。図９の例におけるように、断続器機能によって、電流制限回路４１および４２を交互に閉じることができる。
【００６７】
図１５は、絶縁欠陥電流の増幅回路と組み合わされた絶縁欠陥電流リミッタ回路を備えている検出装置４の一変形例を示している。この変形例において、絶縁欠陥電流、すなわち漏洩電流の増幅回路は、バイポーラトランジスタ技術に基づいて実現されている。
【００６８】
検出装置４は、第１の入力端子４７と第２の入力端子４８との間に、互いに直列に接続されている第１のインピーダンス素子Ｒ１１および第２のインピーダンス素子Ｒ１２（この例においては、どちらも抵抗）を有している。インピーダンス素子Ｒ１１とＲ１２とは、中間点４９を介して互いに接続されており、実質的に同一のインピーダンス値を有することが好ましい。第１の断続器４３が、第１の入力端子４７と中間点４９との間で、第１のインピーダンス素子Ｒ１１に直列に接続されている。第２の断続器４４が、第２の入力端子４８と中間点４９との間で、第２のインピーダンス素子Ｒ１２に直列に接続されている。断続器４３および４４は、この例においては、ＭＯＳ電界効果トランジスタである。当然ながら、別のタイプの制御用の断続器を用いることもできる。制御回路８は、断続器４３および４４のそれぞれの開／閉を制御する。検査相において、制御回路８は、断続器４４を閉じるときに、断続器４３を開いておく、また逆に、断続器４３を閉じるときに、断続器４４を開いておく。
【００６９】
増幅回路は、ベースを中間点４９に接続されているＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴＢ１１、およびコレクタを中間点４９に接続されており、ベースがバイポーラトランジスタＴＢ１１のエミッタに接続されており、エミッタが絶縁欠陥電流検出回路４５の入力４９１に接続されているＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴＢ２１を有している。利得抵抗Ｒ２１が、バイポーラトランジスタＴＢ２１のベース−エミッタ間に接続されている。保護抵抗Ｒ３１が、バイポーラトランジスタＴＢ１１のコレクタと、検出装置４の入力端子４７との間に接続されていることが好ましい。
【００７０】
増幅回路は、さらに、ベースを中間点４９に接続されているＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＴＢ１２、およびコレクタを中間点４９に接続されており、ベースをバイポーラトランジスタＴＢ１２のエミッタに接続されており、エミッタを絶縁欠陥電流検出回路４５の入力４９１に接続されているＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＴＢ２２を有している。利得抵抗Ｒ２２が、バイポーラトランジスタＴＢ２２のベース−エミッタ間に接続されている。保護抵抗Ｒ３２が、バイポーラトランジスタＴＢ１２のコレクタと、検出装置４の入力端子４８との間に接続されていることが好ましい。
【００７１】
増幅回路は、さらに、バイポーラトランジスタＴＢ１１のコレクタと車体９３との間、およびバイポーラトランジスタＴＢ１２のコレクタと車体９３との間に、それぞれ接続されているツェナーダイオードＤＺ２１およびＤＺ２２を有していることが好ましい。
【００７２】
バイポーラトランジスタＴＢ１１およびＴＢ１２は、インピーダンス素子Ｒ１１およびＲ１２を通る電流を増幅して、測定範囲を広くするためのものである。バイポーラトランジスタＴＢ２１およびＴＢ２２は、絶縁欠陥電流を制限して、ユーザを確実に保護するためのものである。インピーダンス素子Ｒ１１およびＲ１２だけで、測定範囲の拡大と、ユーザへの十分な保護を同時に行うことは不可能である。保護抵抗Ｒ３１およびＲ３２、ならびにツェナーダイオードＤＺ２１およびＤＺ２２によって、特に、配電網から発生する過電圧をそのまま出力する非絶縁型の充電器が用いられている場合に、増幅回路のバイポーラトランジスタＴＢ１１、ＴＢ１２、ＴＢ２１、およびＴＢ２２を、過電圧から保護することができる。
【００７３】
図１６は、絶縁欠陥電流の増幅回路と組み合わされた絶縁欠陥電流リミッタ回路を備えている検出装置４の別の一変形例を示している。この変形例においては、絶縁欠陥電流すなわち漏洩電流の増幅回路は、ＭＯＳ電界効果トランジスタ技術に基づいて実現されている。
【００７４】
検出装置４は、第１の入力端子４７と第２の入力端子４８との間に、互いに直列に接続されている第１のインピーダンス素子Ｒ１１および第２のインピーダンス素子Ｒ１２を有している。インピーダンス素子Ｒ１１とＲ１２とは、中間点４９を介して互いに接続されており、実質的に同一のインピーダンス値を有することが好ましい。第１の断続器４３が、入力端子４７と中間点４９との間で、第１のインピーダンス素子Ｒ１１に直列に接続されている。第２の断続器４４が、第２の入力端子４８と中間点４９との間で、第２のインピーダンス素子Ｒ１２に直列に接続されている。制御回路８は、断続器４３および４４のそれぞれの開／閉を制御する。検査相において、制御回路８は、断続器４４を閉じるときに、断続器４３を開いておく、また逆に、断続器４３を閉じるときに、断続器４４を開いておく。
【００７５】
増幅回路は、中間点４９と絶縁欠陥電流検出回路４５の入力４９１との間に、逆直列に組み合わされた一対のツェナーダイオード、または双方向ツェナーダイオード４６を有している。
【００７６】
増幅回路は、ゲートを中間点４９に接続されているＮチャネル型のＭＯＳ電界効果トランジスタＲｃ３を有している。増幅回路は、さらに、入力端子４７とＭＯＳ電界効果トランジスタＲｃ３のドレインとの間に、保護抵抗Ｒ３１を接続されていることが好ましい。
【００７７】
増幅回路は、ゲートを中間点４９に接続されているＰチャネル型のＭＯＳ電界効果トランジスタＲｃ４を有している。増幅回路は、さらに、入力端子４８とＭＯＳ電界効果トランジスタＲｃ４のドレインとの間に、保護抵抗Ｒ３２を接続されていることが好ましい。
【００７８】
増幅回路は、絶縁欠陥電流検出回路４５の入力４９１と、ＭＯＳ電界効果トランジスタＲｃ３およびＲｃ４のソースとの間に、電流減衰抵抗Ｒｔを接続されている。
【００７９】
増幅回路は、さらに、ＭＯＳ電界効果トランジスタＲｃ３およびＲｃ４のドレインと車体９３との間に、それぞれツェナーダイオードＤＺ２１およびＤＺ２２を接続されていることが好ましい。保護抵抗Ｒ３１およびＲ３２、ならびにツェナーダイオードＤＺ２１およびＤＺ２２は、特に、配電網から発生する過電圧をそのまま出力する非絶縁型の充電器が用いられている場合に、増幅回路を、過電圧から保護する。双方向ツェナーダイオード４６（または互いに逆直列に組み合わされた１対のツェナーダイオード）によって、絶縁欠陥電流検出回路４５を通る電流を、次の関係式によって与えられる値Ｉｍａｘまでに制限することができる。
Ｉｍａｘ＝（Ｖｚ−Ｖｇｓｔｈ）／Ｒｔ
【００８０】
Ｒｔは、電流減衰抵抗Ｒｔの抵抗値、Ｖｚは、双方向ツェナーダイオード４６（または互いに逆直列に組み合わされた１対のツェナーダイオード）の閾値電圧、すなわち降伏電圧、Ｖｇｓｔｈは、ＭＯＳ電界効果トランジスタＲｃ３、Ｒｃ４のうちのいずれか一方のゲート−ソース間電圧である。
【００８１】
検査相において、絶縁欠陥が存在すると、ＭＯＳ電界効果トランジスタＲｃ３またはＲｃ４のゲート電圧は、そのＭＯＳ電界効果トランジスタがオン状態になるために十分の高さになる。オン状態になったＭＯＳ電界効果トランジスタを通る電流は、電流減衰抵抗Ｒｔおよび絶縁欠陥電流検出回路４５を通る。したがって、絶縁欠陥電流検出回路４５の入力４９１に印加される絶縁欠陥電流は増幅されている。検出装置４の保護および人間の保護のために、電流減衰抵抗Ｒｔおよび双方向ツェナーダイオード４６（または互いに逆直列に組み合わされた一対のツェナーダイオード）によって、最大絶縁欠陥電流が制限される。
【００８２】
図１１は、絶縁欠陥電流が閾値と交差したときに、絶縁欠陥電流を検出することができる、ヒステリシス特性を有する光カプラー４５１（それ自体は公知の構造の）の形態の絶縁欠陥電流検出回路の一例を示している。入力４９１における電流が、このヒステリシス特性を有する光カプラー４５１に対して定められている閾値と交差すると、光カプラー４５１は、絶縁欠陥に対応する検出信号Ｖｄｅを発生させ、この検出信号Ｖｄｅが、制御回路８によって読み出される。
【００８３】
図１２は、絶縁欠陥電流の振幅を特定し、したがってその時間発展を分析することができる、絶縁欠陥検出回路の別の一例を示している。絶縁欠陥電流検出回路４５は、マイクロコントローラ４５３を有している。マイクロコントローラ４５３は、入力４９１、Ｖｃｃ電源（電圧値がＶｃｃである）、および車体９３に接続されている。Ｖｃｃ電源は、バッテリ９１から引き出すことができる。ダイオード４５４と抵抗４５６とが、Ｖｃｃ電源と入力４９１との間で、互いに並列に接続されている。ダイオード４５５と抵抗４５７とが、車体９３と入力４９１との間で、互いに並列に接続されている。抵抗４５６と４５７とは、同じ抵抗値を有している。絶縁欠陥電流が存在しない場合には、入力４９１における電圧値は、Ｖｃｃ／２である。いかなる絶縁欠陥電流も、入力４９１における電圧に変更を与える。入力４９１において読み出された電圧値の関数として、マイクロコントローラ４５３は、絶縁欠陥の大きさを正確に特定することができる。入力４９１において読み出された電圧値を、制御回路８に供給することができる。
【００８４】
図１３は、自身の動作を検査することができる、検出装置４の一変形例を示している。この検査を可能にするために、検出装置４は、（＋Ｖｂａｔ）側の入力端子４７および（−Ｖｂａｔ）側の入力端子４８と車体９３との間に、それぞれ接続されているキャパシタＣ１およびＣ２を備えている。
【００８５】
制御回路８が電流制限回路４１を閉じると、キャパシタＣ１からの放電電流が、過渡的に絶縁欠陥電流検出回路４５を通る。したがって、絶縁欠陥電流が存在すれば、絶縁欠陥電流検出回路４５は、その絶縁欠陥電流を測定することができる。したがって、制御回路８は、過渡的な放電電流の存在を検証することによって、検出装置４が動作していることを確認することができる。
【００８６】
制御回路８が電流制限回路４２を閉じると、キャパシタＣ２からの放電電流が、過渡的に絶縁欠陥電流検出回路４５を通る。したがって、絶縁欠陥電流が存在すれば、絶縁欠陥電流検出回路４５は、その絶縁欠陥電流を測定することができる。したがって、制御回路８は、過渡的な放電電流の存在を検証することによって、検出装置４が動作していることを確認することができる。
【００８７】
このようなキャパシタＣ１およびＣ２は、他の機能のために、例えばインバータ６またはエネルギー変換器の内部のコモンモード妨害を取り除くために、電気的構成内に既に組み込まれている場合がある。この場合には、さらに部品を付け加える必要はない。これらのキャパシタＣ１およびＣ２を、いくつかの回路における内部浮遊容量で補完することもできる。
【００８８】
さらに、これらのキャパシタＣ１およびＣ２の容量値を推定するために、および必要であれば、それらの容量値の時間的なドリフトを推定するために、これらのキャパシタの放電時間を役立てることができる。
【００８９】
交流電気機器において、最も一般的な中性線方式は、次のとおりである。
−  ＴＴ方式：電源側で機器の中性線が大地に接地され、機器側で金属性の機器本体（保護導体）が大地に接地される。
−  ＴＮ方式：電源側で機器の中性線が大地に接地され、機器側で金属性の機器本体が中性線に接続される。
−  ＩＴ方式：電源側で機器の中性線が大地から絶縁されるか、または高インピーダンスを介して大地に接続され、機器側で金属性の機器本体が大地の接続部に接地される。
【００９０】
したがって、このような中性線方式は、一方において、中性線がどのように接続され、他方において、ユーザ側で機器本体がどのように接続されるかを定めている。接地のレイアウトは、絶縁欠陥を抑制して、人間および設備を保護することを目的として定められている。
【００９１】
バッテリ２に対する接地レイアウトは、配電網の中性線のＩＴ方式と同等に扱うことができる。すなわち、中性線が大地から絶縁されており、車体が大地に接続されている（走行中、車体はタイヤによって大地からは絶縁されているが）。このような接地レイアウトによって、最初の絶縁欠陥の発生の際に、継続して自動車を操作することができる。したがって、ユーザは、十分に安全な状態で自動車を停止させるように、自動車を制御し続けることができる。
【００９２】
配電網によるバッテリ２の充電を確実に行うために、一般に、配電網に接続されている、交流的に絶縁された充電器が、バッテリ２に接続される。この場合には、中性線方式は、ＩＴ方式に保たれる。一方、ガルバニック絶縁を施された充電器は、非絶縁型の充電器より高価である。非絶縁型の充電器を用いた場合には、充電中、中性線方式はＴＴ方式に戻される。これによって、配電網の正の半周期の間、バッテリ２の（−Ｖｂａｔ）電位側の端子に大地が接続されることになる。したがって、配電網の正の半周期の間、大地を通って、電流が流れる。
【００９３】
したがって、バッテリの急速充電の際には、検出装置４による誤検出を避けるために、２つの断続器機能素子４１および４２を開くことによって、バッテリ２の（−Ｖｂａｔ）側の端子における絶縁状態は監視されない。
【００９４】
図９および図１０に示されている例において、電流制限回路４１は、保護抵抗Ｒ３および保護ツェナーダイオードＤＺ２すなわち定電圧ダイオードによって、非絶縁型の充電器によって引き起こされる場合がある過電圧から保護されている。これらの保護用部品の定格を定める規則は次のとおりである場合がある。公称電圧が４００Ｖであるバッテリ２が用いられた場合には、６００Ｖの電圧に耐えることができるようになっている電流制限機能素子４１１を用いることができる。したがって、４ｋＶの過電圧（例えば非絶縁型の充電器を用いた配電網への雷の影響による）から電流制限回路４１を保護したい場合には、保護ツェナーダイオードＤＺ２の端子間電圧は、６００Ｖ未満にとどまらなければならない。したがって、このような過電圧に対しては、保護抵抗Ｒ３の端子間電圧は３．４ｋＶになる。したがって、保護ツェナーダイオードＤＺ２の耐電力が６００Ｗである場合には、保護ツェナーダイオードＤＺ２を通る電流は、１Ａ未満でなければならない。したがって、保護抵抗Ｒ３の抵抗値は、最小でも３．４ｋΩに等しくなければならない。
【００９５】
ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１が、アバランシェ降伏時に過電圧への大きな耐量を有する場合には、保護ツェナーダイオードＤＺ２の使用を省略することが可能である。
【００９６】
保護抵抗Ｒ３は、さらに、ＭＯＳ電界効果トランジスタＴＣ１１が壊れた場合にも、電流を制限するために有用である。図９および図１０の保護方法は、電流制限機能素子の第３の変形例と組み合わせて説明されているが、当然ながら、これらの保護方法を、電流制限機能素子の第１、第２、および第４の変形例に適用することもできる。
【符号の説明】
【００９７】
１  電気自動車
２、９１  バッテリ
３  保護回路
４  検出装置
５  電力結合回路
６  インバータ
７  モータ
８  制御回路
２１  電気化学蓄電池
４１、４２  電流制限回路
４３  光カプラー、断続器
４４、５１、５２  断続器、
４５  絶縁欠陥電流検出回路
４６  双方向ツェナーダイオード
４７、４８  入力端子
４９  中間点
９２  ボディシェル
９３  車体
９５、９６  電力コネクタ
４１１、４２１  電流制限機能素子
４１２、４２２  断続器機能素子
４５１  光カプラー
４５３  マイクロコントローラ
４５４、４５５  ダイオード
４５６、４５７  抵抗
４９１  入力
Ｃ１、Ｃ２  キャパシタ
ＤＺ１、ＤＺ２１、ＤＺ２２  ツェナーダイオード
ＤＺ２  保護ツェナーダイオード
Ｒ１  バイアス抵抗
Ｒ２  抵抗
Ｒ３、Ｒ３１、Ｒ３２  保護抵抗
Ｒ１１、Ｒ１２  インピーダンス素子
Ｒ２１、Ｒ２２  利得抵抗
Ｒｃ３、Ｒｃ４、ＴＣ１１  ＭＯＳ電界効果トランジスタ
Ｒｔ  電流減衰抵抗
ＴＢ１１、ＴＢ１２、ＴＢ２１、ＴＢ２２  バイポーラトランジスタ
Ｖｄｅ  検出信号
【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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【図１５】
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【図１６】
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