(57)【要約】 【課題】  正確に漏電検出を行う漏電検出装置および漏電検出方法を提供する。【解決手段】  実施形態による漏電検出方法は、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２との一方を閉じ、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２との他方を開いた状態とし、第２抵抗器Ｒ２の両端の電圧である第１電圧ＶＬ１と総電圧Ｖｂ１との組を複数回測定してメモリに記録し、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２との一方を開き、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２との他方を閉じた状態とし、電圧検出器ＶＳにより、メモリに記録された複数の総電圧Ｖｂ１の何れかとの差分が電圧閾値以下である総電圧Ｖｂ２に対応する、第２抵抗器Ｒ２の両端の電圧である第２電圧ＶＬ２を少なくとも１つ測定し、総電圧Ｖｂと、第１電圧ＶＬ１と、第２電圧ＶＬ２とを用いて蓄電池群（電池パック１０）とグランドとの間の総絶縁抵抗ＲＬを演算し、総絶縁抵抗ＲＬの値が漏電閾値以下であるときに、漏電していると判断する。【選択図】図４
2018013389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池群の主回路正極端子と電気的に接続した第１端子と、
前記蓄電池群の主回路負極端子と電気的に接続した第２端子と、
前記第１端子とグランドとの電気的接続を切り換える第１スイッチと、
前記第２端子と前記グランドとの電気的接続を切り換える第２スイッチと、
前記第１スイッチと前記グランドとの間に直列に接続した第１正極側抵抗器および第２抵抗器と、
前記第２スイッチと前記グランドとの間において、前記第２抵抗器と直列に接続した第１負極側抵抗器と、
前記第２抵抗器の両端の電圧を検出する電圧検出器と、
メモリを含み、前記電圧検出器で検出された電圧の値と、前記蓄電池群のセル電圧を監視する監視装置から送信される電圧に基づいて演算される前記第１端子および前記第２端子間の総電圧とを前記メモリに記録する制御装置と、を備えた漏電検出装置の漏電検出方法であって、
前記制御装置は、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの一方を閉じ、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの他方を開いた状態とし、前記第２抵抗器の両端の電圧である第１電圧と前記総電圧との組を複数回測定して前記メモリに記録し、
前記第１スイッチと前記第２スイッチとの一方を開き、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの他方を閉じた状態とし、前記電圧検出器により、前記メモリに記録された複数の前記総電圧の何れかとの差分が電圧閾値以下である総電圧に対応する、前記第２抵抗器の両端の電圧である第２電圧を少なくとも１つ測定し、
前記総電圧と、前記第１電圧と、前記第２電圧とを用いて前記蓄電池群と前記グランドとの間の総絶縁抵抗を演算し、
前記総絶縁抵抗の値が漏電閾値以下であるときに、漏電していると判断する、漏電検出方法。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの一方を開き、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの他方を閉じた状態としたときに、前記第２抵抗器の両端の電圧である第２電圧と前記総電圧との組を複数回測定して前記メモリに記録する、請求項１記載の漏電検出方法。
【請求項３】
前記第２抵抗器と前記グランドとの電気的接続を切り換える第３スイッチと、
前記第３スイッチと前記第２抵抗器との間に接続した基準電圧と、
前記第１正極側抵抗器と前記第２抵抗器との間に直列に接続した第３正極側抵抗器と、
前記第１負極側抵抗器と前記第２抵抗器との間に直列に接続した第３負極側抵抗器と、
を更に備えた漏電検出装置の漏電検出方法であって、
前記制御装置は、前記第１スイッチを閉じ、前記第２スイッチを閉じ、前記第３スイッチを開いた状態とし、前記電圧検出器により、前記第１正極側抵抗器と前記第３正極側抵抗器との間の電圧と、前記第１負極側抵抗器と前記第３負極側抵抗器との間の電圧と、を検出し、
前記電圧検出器により検出された値を用いて、前記第１端子と前記第２端子との間の電圧を演算するとともに、前記総電圧とを比較し、
前記第１端子と前記第２端子との間の電圧と前記総電圧との差が所定の閾値以上であるときに故障であると判断する、前記請求項１又は請求項２記載の漏電検出方法。
【請求項４】
蓄電池群の主回路正極端子と電気的に接続した第１端子と、
前記蓄電池群の主回路負極端子と電気的に接続した第２端子と、
前記第１端子とグランドとの電気的接続を切り換える第１スイッチと、
前記第２端子と前記グランドとの電気的接続を切り換える第２スイッチと、
前記第１スイッチと前記グランドとの間に直列に接続した第１正極側抵抗器および第２抵抗器と、
前記第２スイッチと前記グランドとの間において、前記第２抵抗器と直列に接続した第１負極側抵抗器と、
前記第２抵抗器と前記グランドとの電気的接続を切り換える第３スイッチと、
前記第３スイッチと前記第２抵抗器との間に接続した基準電圧と、
前記第１正極側抵抗器と前記第２抵抗器との間に直列に接続した第３正極側抵抗器と、
前記第１負極側抵抗器と前記第２抵抗器との間に直列に接続した第３負極側抵抗器と、
前記第２抵抗器の両端の電圧、前記第１正極側抵抗器と前記第３正極側抵抗器との間の電圧、および、前記第１負極側抵抗器と前記第３負極側抵抗器との間の電圧を検出する電圧検出器と、
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチの動作を制御する制御装置と、を備えた漏電検出装置の漏電検出方法であって、
前記制御装置は、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの一方を閉じ、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの他方を開き、前記第３スイッチを閉じた状態とし、前記電圧検出器により、前記第２抵抗器の両端の電圧である第１電圧を測定し、
前記第１スイッチを閉じ、前記第２スイッチを閉じ、前記第３スイッチを開いた状態とし、前記電圧検出器により、前記第１正極側抵抗器と前記第３正極側抵抗器との間の電圧と、前記第１負極側抵抗器と前記第３負極側抵抗器との間の電圧と、を検出し、前記電圧検出器により検出された値を用いて、前記第１端子と前記第２端子との間の第１総電圧を演算し、
前記第１スイッチと前記第２スイッチとの一方を開き、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの他方を閉じ、前記第３スイッチを閉じた状態とし、前記電圧検出器により、前記第２抵抗器の両端の電圧である第２電圧を測定し、
前記第１スイッチを閉じ、前記第２スイッチを閉じ、前記第３スイッチを開いた状態とし、前記電圧検出器により、前記第１正極側抵抗器と前記第３正極側抵抗器との間の電圧と、前記第１負極側抵抗器と前記第３負極側抵抗器との間の電圧と、を検出し、前記電圧検出器により検出された値を用いて、前記第１端子と前記第２端子との間の第２総電圧を演算し、
前記第１総電圧と、前記第２総電圧と、前記第１電圧と、前記第２電圧とを用いて前記蓄電池群と前記グランドとの間の総絶縁抵抗を演算し、
前記総絶縁抵抗の値が漏電閾値以下であるときに、漏電していると判断する、漏電検出方法。
【請求項５】
蓄電池群の主回路正極端子と電気的に接続した第１端子と、
前記蓄電池群の主回路負極端子と電気的に接続した第２端子と、
前記第１端子とグランドとの電気的接続を切り換える第１スイッチと、
前記第２端子と前記グランドとの電気的接続を切り換える第２スイッチと、
前記第１スイッチと前記グランドとの間に直列に接続した第１正極側抵抗器および第２抵抗器と、
前記第２スイッチと前記グランドとの間において、前記第２抵抗器と直列に接続した第１負極側抵抗器と、
前記第２抵抗器と前記グランドとの電気的接続を切り換える第３スイッチと、
前記第３スイッチと前記第２抵抗器との間に接続した基準電圧と、
前記第１正極側抵抗器と前記第２抵抗器との間に直列に接続した第３正極側抵抗器と、
前記第１負極側抵抗器と前記第２抵抗器との間に直列に接続した第３負極側抵抗器と、
前記第２抵抗器の両端の電圧、前記第１正極側抵抗器と前記第３正極側抵抗器との間の電圧、および、前記第１負極側抵抗器と前記第３負極側抵抗器との間の電圧を検出する電圧検出器と、
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチの動作を制御する制御装置と、を備えた漏電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、漏電検出装置および漏電検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電気自動車やハイブリッド車等の車両には、駆動電源として蓄電池群(電池パック)が搭載される。車両用の高電圧蓄電池群と人体とが導通すると、高電圧蓄電池群から人体へ電流が流れて感電するため、高電圧蓄電池群と車両のシャーシグランドとは電気的に分離され、安全性を担保している。
【０００３】
しかしながら、車両故障等により、高電圧蓄電池群の絶縁性が保たれなくなる状況が想定される。したがって、より確実に安全性を担保するために、高電圧蓄電池群とシャーシグランドとの漏電を検出可能とすることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８３８４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蓄電池群が充電も放電も行っていない状態では、電池電圧に変動がないため、絶縁抵抗を正確に測定することが可能である。しかしながら、蓄電池群の充電あるいは放電を行っている期間は電池電圧が変動するため、絶縁抵抗を測定する際に誤差が生じる可能性があった。
【０００６】
本発明の実施形態は、上記事情を鑑みて成されたものであって、正確に漏電検出を行う漏電検出装置および漏電検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態による漏電検出方法は、蓄電池群の主回路正極端子と電気的に接続した第１端子と、前記蓄電池群の主回路負極端子と電気的に接続した第２端子と、前記第１端子とグランドとの電気的接続を切り換える第１スイッチと、前記第２端子と前記グランドとの電気的接続を切り換える第２スイッチと、前記第１スイッチと前記グランドとの間に直列に接続した第１正極側抵抗器および第２抵抗器と、前記第２スイッチと前記グランドとの間において、前記第２抵抗器と直列に接続した第１負極側抵抗器と、前記第２抵抗器の両端の電圧を検出する電圧検出器と、メモリを含み、前記電圧検出器で検出された電圧の値と、前記蓄電池群のセル電圧を監視する監視装置から送信される電圧に基づいて演算される前記第１端子および前記第２端子間の総電圧とを前記メモリに記録する制御装置と、を備えた漏電検出装置の漏電検出方法であって、前記制御装置は、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの一方を閉じ、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの他方を開いた状態とし、前記第２抵抗器の両端の電圧である第１電圧と前記総電圧との組を複数回測定して前記メモリに記録し、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの一方を開き、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの他方を閉じた状態とし、前記電圧検出器により、前記メモリに記録された複数の前記総電圧の何れかとの差分が電圧閾値以下である総電圧に対応する、前記第２抵抗器の両端の電圧である第２電圧を少なくとも１つ測定し、前記総電圧と、前記第１電圧と、前記第２電圧とを用いて前記蓄電池群と前記グランドとの間の総絶縁抵抗を演算し、前記総絶縁抵抗の値が漏電閾値以下であるときに、漏電していると判断する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施形態の漏電検出装置が搭載された電池パックの構成例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、絶縁抵抗低下検出器の構成および動作の一例を説明するための回路図である。
【図３】図３は、絶縁抵抗低下検出器の構成および動作の一例を説明するための回路図である。
【図４】図４は、第２実施形態の漏電検出装置の絶縁抵抗低下検出器の構成および動作の一例を説明するための回路図である。
【図５】図５は、総電圧の時間変化と測定値との一例を時系列に沿って示した図である。
【図６】図６は、第１スイッチおよび第２スイッチを切換えた際の第２抵抗器の両端の電圧の一例を示す図である。
【図７】図７は、第１スイッチおよび第２スイッチを切換えた際の第２抵抗器の両端の電圧の一例を示す図である。
【図８】図８は、所定の範囲で制御される電池パックの総電圧の一例を時系列に沿って示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１実施形態の漏電検出装置および漏電検出方法について、図面を参照して以下に説明する。
図１は、第１実施形態の漏電検出装置が搭載された電池パックの構成例を概略的に示す図である。
【００１０】
本実施形態の漏電検出装置が適用された電池パック１０は、例えばハイブリッド車に蓄電池群として搭載されている。ハイブリッド車は、電池パック１０と、車両ＥＣＵ３０と、１２Ｖの鉛電池４０と、を備えている。電池パック１０は、第１電池バンクｂｋ１と、第２電池バンクｂｋ２と、電池制御装置（ＢＣＵ：battery control unit）１２と、絶縁抵抗低下検出器１６と、端子台１８Ｐ、１８Ｎと、電流センサＣＳと、プリチャージ抵抗器ＰＣＲと、プリチャージスイッチＳＷＰと、主回路開閉器ＳＷＧ、ＳＷＢと、コネクタＣＮと、主回路正極端子ＴＰと、主回路負極端子ＴＮと、を備えている。電池パック１０は、シャーシグランドに接地されている。本実施形態の漏電検出装置は、絶縁抵抗低下検出器１６と、制御装置としての電池制御装置１２を含む。
【００１１】
第１電池バンクｂｋ１と第２電池バンクｂｋ２とは互いに並列に接続している。第１電池バンクｂｋ１と第２電池バンクｂｋ２とは同様の構成である。  
第１電池バンクｂｋ１は、直列に接続した複数の電池モジュールＭＤＬ１〜ＭＤＬ７と、複数の電池モジュールＭＤＬ１〜ＭＤＬ７それぞれの、電圧および温度を監視する複数の電池監視回路（ＣＭＵ：cell monitoring unit）１１と、を備えている。
【００１２】
なお、電池モジュールＭＤＬ３と電池モジュールＭＤＬ４との間はサービスプラグＳＰを介して接続している。サービスプラグＳＰは、上位制御装置である車両ＥＣＵ３０からのインターロック（ＩＬ）信号によりその動作を監視される。
電池モジュールＭＤＬ１〜ＭＤＬ７それぞれは、複数の電池セル（図示せず）を備えている。
【００１３】
第２電池バンクｂｋ２は、直列に接続した複数の電池モジュールＭＤＬ８〜ＭＤＬ１４と、複数の電池モジュールＭＤＬ８〜ＭＤＬ１４それぞれの、電圧および温度を監視する複数の電池監視回路１１と、を備えている。
【００１４】
なお、電池モジュールＭＤＬ１０と電池モジュールＭＤＬ１１との間はサービスプラグＳＰを介して接続している。サービスプラグＳＰは、上位制御装置である車両ＥＣＵ３０からのインターロック（ＩＬ）信号によりその動作を監視される。
電池モジュールＭＤＬ８〜ＭＤＬ１４それぞれは、複数の電池セル（図示せず）を備えている。
【００１５】
電池監視回路１１は、複数の電池モジュールＭＤＬ１〜ＭＤＬ１４それぞれに含まれる電池セルの電圧を検出し、ＣＡＮ（control area network）通信プロトコルに基づいて、電池制御装置１２へ送信する。また、電池監視回路１１は、複数の電池モジュールＭＤＬ１〜ＭＤＬ１４それぞれの温度を検出し、ＣＡＮ通信プロトコルに基づいて、電池制御装置１２へ送信する。
【００１６】
第１電池バンクｂｋ１の正極端子と第２電池バンクｂｋ２の正極端子とは、主回路開閉器ＳＷＧを介して正極側の端子台１８Ｐで電気的に接続している。正極側の端子台１８Ｐは、主回路正極端子ＴＰと電気的に接続している。第１電池バンクｂｋ１の負極端子と第２電池バンクｂｋ２の負極端子とは、切替スイッチＳＷＢを介して負極側の端子台１８Ｎで電気的に接続している。負極側の端子台１８Ｎは、主回路負極端子ＴＮと電気的に接続している。
【００１７】
プリチャージスイッチＳＷＰは、第１電池バンクｂｋ１と第２電池バンクｂｋ２の正極端子と正極側の端子台１８Ｐとの間の接続を切り換えるスイッチング素子である。プリチャージスイッチＳＷＰと第１電池バンクｂｋ１の正極端子の間、および、プリチャージスイッチＳＷＰと第２電池バンクｂｋ２の正極端子の間には、プリチャージ抵抗器ＰＣＲが介在している。
【００１８】
プリチャージスイッチＳＷＰは、電池制御装置１２によりその動作を制御される。プリチャージスイッチＳＷＰが閉じると、第１電池バンクｂｋ１の正極端子と第２電池バンクｂｋ２の正極端子とは、プリチャージ抵抗器ＰＣＲを介して正極側の端子台１８Ｐと電気的に接続し、第１電池バンクｂｋ１と第２電池バンクｂｋ２との間、及び端子台１８Ｐ，１８Ｎと車両システムとの間、で大電流が流れることが抑制される。
【００１９】
また、プリチャージ抵抗器ＰＣＲとプリチャージスイッチＳＷＰとは、主回路開閉器ＳＷＧと並列に接続している。すなわち、主回路開閉器ＳＷＧは、第１電池バンクｂｋ１の正極端子と、第２電池バンクｂｋ２の正極端子との夫々と、正極側の端子台１８Ｐとの接続を切り換えるスイッチング素子である。主回路開閉器ＳＷＧは、電池制御装置１２によりその動作を制御される。
【００２０】
電流センサＣＳは、負極側の端子台１８Ｎの前段に配置され、電池パック１０の充電電流および放電電流を検出する。電流センサＣＳで検出された電流の値は電池制御装置１２へ伝達される。
電池制御装置１２は、コネクタＣＮを介して車両ＥＣＵ３０および鉛電池４０と接続可能に構成されている。例えば、車両のイグニッションがオンとなると、車両側リレーＲＬＹ１がオンとなり、電池制御装置１２に鉛電池４０からＤＣ１２Ｖが供給される。電池制御装置１２は、鉛電池４０から供給されたＤＣ１２Ｖを必要に応じて変圧し、電池監視回路１１、電池制御装置１２、絶縁抵抗低下検出器１６および、電流センサＣＳへＤＣ１２Ｖ、若しくはＤＣ５Ｖを供給する。
【００２１】
また、電池制御装置１２には、鉛電池４０から＋Ｂ電源が供給される。＋Ｂ電源は、バックアップ用として常時給電されるが、イグニッション信号がオンにならない限り、電流は流れない。
電池制御装置１２は、制御信号および電流センサＣＳから伝達される電流の値に基づいて、主回路開閉器ＳＷＧ、ＳＷＢおよびプリチャージスイッチＳＷＰを切換えることができる。
【００２２】
また、電池制御装置１２は、絶縁抵抗低下検出器１６との間で制御信号を通信可能に構成されている。この制御信号は、例えば、絶縁抵抗低下検出器１６で電池パック１０の漏電が検出されたときに、電池制御装置１２からの電源供給を停止させる信号である。
電池制御装置１２は、上位制御装置である車両ＥＣＵ３０との間でＣＡＮ（controller area network）プロトコルに基づいて通信可能に構成されている。また、電池制御装置１２は、車両ＥＣＵ３０から供給される主回路開閉器制御信号に基づいて、プリチャージスイッチＳＷＰおよび主回路開閉器ＳＷＧ、ＳＷＢの動作をオンオフ制御する。
【００２３】
電池制御装置１２は、例えばＣＰＵ（central processing unit）やＭＰＵ(micro processing unit)などのプロセッサと、メモリと、を備えた制御装置である。電池制御装置１２は、車両ＥＣＵ３０との間、および、電池監視回路１１との間において、ＣＡＮプロトコルに基づいて通信を行う。電池制御装置１２は、絶縁抵抗低下検出器１６との間で、例えばＳＰＩ（serial peripheral interface）通信方式により通信を行う。
【００２４】
電池制御装置１２は、電池監視回路１１から電池セルの電圧および電池モジュールの温度を受信し、ＳＯＣ（state of charge）の推定等を行う。また、電池制御装置１２は、電池監視回路１１、絶縁抵抗低下検出器１６、及び電流センサＣＳの動作を制御する。
【００２５】
絶縁抵抗低下検出器１６は、第１電池バンクｂｋ１および第２電池バンクｂｋ２の総正極端子Ｐと総負極端子Ｎと、シャーシグランドとの間の絶縁抵抗値を検出し、電池パック１０が漏電しているか否かを検出する。総正極端子Ｐは、電池パック１０の主回路正極端子ＴＰと電気的に接続している。総負極端子Ｎは電池パック１０の主回路負極端子ＴＮと電気的に接続している。
【００２６】
図２および図３は、絶縁抵抗低下検出器の構成および動作の一例を説明するための回路図である。
絶縁抵抗低下検出器１６は、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２と、第１正極側抵抗器Ｒ１Ｐと、第１負極側抵抗器Ｒ１Ｎと、第２抵抗器Ｒ２と、電圧検出器ＶＳと、を備えている。なお、抵抗Ｒｐは、総正極端子（第１端子）Ｐとシャーシグランドとの間に生じる絶縁抵抗であり、抵抗Ｒｎは、総負極端子（第２端子）Ｎとシャーシグランドとの間に生じる絶縁抵抗であって、仮想的に抵抗器として記載したものである。
【００２７】
第１スイッチＳＷ１は、総正極端子Ｐとシャーシグランドとの電気的接続を切り換えるスイッチング素子である。第１スイッチＳＷ１は、電気的動作を制御可能なスイッチング素子であって、電池制御装置１２によりその動作を制御される。
【００２８】
第２スイッチＳＷ２は、総負極端子Ｎとシャーシグランドとの電気的接続を切り換えるスイッチング素子である。第２スイッチＳＷ２は、電気的動作を制御可能なスイッチング素子であって、電池制御装置１２によりその動作を制御される。
【００２９】
第１正極側抵抗器Ｒ１Ｐと第２抵抗器Ｒ２とは、第１スイッチＳＷ１とシャーシグランドとの間において直列に接続している。第１負極側抵抗器Ｒ１Ｎと第２抵抗器Ｒ２とは、第２スイッチＳＷ２とシャーシグランドとの間において直列に接続している。第１正極側抵抗器Ｒ１Ｐと第１負極側抵抗器Ｒ１Ｎとは同じ大きさ（＝Ｒ１）である。
【００３０】
電圧検出器ＶＳは、所定のタイミングで第２抵抗器Ｒ２の両端の電圧ＶＬ１、ＶＬ２を検出し、検出した値を電池制御装置１２へ送信する。電圧検出器ＶＳは、電池制御装置１２によりその動作を制御される。
【００３１】
次に、図２、図３および図５を参照して、絶縁抵抗低下検出器１６を用いた漏電検出方法について説明する。
図５は、総電圧の時間変化と測定値との一例を時系列に沿って示した図である。
電池制御装置１２は、第１スイッチＳＷ１を閉じ、第２スイッチＳＷ２を開いた状態とする。このとき、絶縁抵抗Ｒｎに流れる電流をＩ１、絶縁抵抗Ｒｐに流れる電流をＩ３、第１正極側抵抗器Ｒ１Ｐに流れる電流をＩ２、総正極端子Ｐと総負極端子Ｎとの間の電圧（総電圧）をＶｂ１、第２抵抗器Ｒ２の両端の電圧（第１電圧）をＶＬ１とする。なお、このとき下記の関係が成立する。
【００３２】
Ｖｂ１＝Ｉ１×Ｒｎ＋（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉ２    
Ｒｐ×Ｉ３＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉ２    
ＶＬ１＝Ｒ２×Ｉ２
上記の関係およびＩ１＝Ｉ２＋Ｉ３であることから、下記式（１）の関係が成立する。
【数１】
2018013389.tif 000003
【００３３】
続いて、電池制御装置１２は、電圧検出器ＶＳを制御して、第２抵抗器Ｒ２の両端の電圧ＶＬ１を測定する。更に、電池制御装置１２は、電池監視回路１１から受信した電池モジュールＭＤＬ１〜ＭＤＬ１４の電池セル電圧に基づいて、電圧ＶＬ１を測定したときの総電圧Ｖｂ１を測定し、電圧ＶＬ１と総電圧Ｖｂ１とを関連付けてメモリに記録する。
【００３４】
なお、本実施形態では、電池制御装置１２は、第１スイッチＳＷ１を閉じている期間において、電圧ＶＬ１と総電圧Ｖｂ１との組を複数回測定し、メモリに記録する。電池制御装置１２は、電圧ＶＬ１と総電圧Ｖｂ１との組を複数回測定するための所定の期間において、第１スイッチＳＷ１を連続して閉じるように制御してもよく、電圧ＶＬ１、Ｖｂ１を測定するタイミングに同期して間欠的に第１スイッチＳＷ１を閉じるように制御してもよい。
【００３５】
また、電池制御装置１２は、車両ＥＣＵ３０からの漏電を検出する指令に先立って、電圧ＶＬ１と、総電圧Ｖｂ１との組を複数回測定し、メモリに記録しておく。電池制御装置１２は、定期的に、メモリに格納された電圧ＶＬ１、Ｖｂ１の値を更新するように制御してもよい。このとき、電池制御装置１２は、測定した総電圧Ｖｂ１と同じ値が既にメモリに記録されているときには、新しく測定した電圧ＶＬ１、Ｖｂ１の値によりメモリに記録された値を更新する。
【００３６】
続いて、電池制御装置１２は、車両ＥＣＵ３０から漏電検出指令を受けると、第１スイッチＳＷ１を開いて、第２スイッチＳＷ２を閉じた状態とする。このとき、絶縁抵抗Ｒｐに流れる電流をＩ４、第１負極側抵抗器Ｒ１Ｎに流れる電流をＩ５、絶縁抵抗Ｒｎに流れる電流をＩ６、総電圧をＶｂ２、第２抵抗器Ｒ２の両端の電圧（第２電圧）をＶＬ２とすると、下記の関係が成立する。
【００３７】
Ｖｂ２＝Ｉ４×Ｒｐ＋（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉ５    
Ｒｎ×Ｉ６＝（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉ５    
ＶＬ２＝Ｒ２×Ｉ５
上記の関係およびＩ４＝Ｉ５＋Ｉ６であることから、下記式（２）の関係が成立する。
【数２】
2018013389.tif 000004
【００３８】
続いて、電池制御装置１２は、電圧検出器ＶＳを制御して、第２抵抗器Ｒ２の両端の電圧ＶＬ２を測定する。更に、電池制御装置１２は、電池監視回路１１から受信した電池モジュールＭＤＬ１〜ＭＤＬ１４の電池セル電圧に基づいて、電圧ＶＬ２を測定したときの総電圧Ｖｂ２を測定し、電圧ＶＬ２と総電圧Ｖｂ２とを関連付けてメモリに記録する。
【００３９】
なお、電池制御装置１２は、測定した総電圧Ｖｂ２と、メモリに記録された複数の総電圧Ｖｂ１の値とを比較して、メモリに複数の総電圧Ｖｂ１の何れかと同じ値（或いは近傍の値）の総電圧Ｖｂ２と、この総電圧Ｖｂ２と同時に測定された電圧ＶＬ２とをメモリに記録すればよい。したがって、メモリに記録される電圧ＶＬ２と総電圧Ｖｂ２とは少なくとも１組でよい。
【００４０】
続いて、電池制御装置１２は、図５に示すように、総電圧Ｖｂ１と総電圧Ｖｂ２が等しいときの、電圧ＶＬ１、ＶＬ２および総電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２の値（図５に示す黒丸で示した値）を用いて、総絶縁抵抗ＲＬの値を算出する。総電圧Ｖｂ１と総電圧Ｖｂ２とが等しいときに、総絶縁抵抗ＲＬは下記式により演算することができる。
【数３】
2018013389.tif 000005
【００４１】
なお、上記式（３）により総絶縁抵抗ＲＬを演算するとき、総電圧Ｖｂ１と総電圧Ｖｂ２とは等しい値である必要はなく、総絶縁抵抗ＲＬの誤差が所定の範囲内となる程度の差分であれば、異なる値であっても構わない。すなわち、総電圧Ｖｂ１と総電圧Ｖｂ２との差分が許容される電圧閾値以下であれば、上述の式（１）により算出された総絶縁抵抗ＲＬの値を採用することができる。
【００４２】
上記のように、総電圧Ｖｂ１と総電圧Ｖｂ２とが等しいタイミングにおける電圧ＶＬ１、ＶＬ２および総電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２の値を用いて、式（３）により総絶縁抵抗ＲＬを演算することにより、電池パック１０が充電あるいは放電しているときであっても、正確に総絶縁抵抗ＲＬの値を演算することが可能となる。
【００４３】
電池制御装置１２は、上記のように算出した絶縁抵抗ＲＬの値と所定の漏電閾値（例えば１００ｋΩ以下）とを比較して、絶縁抵抗ＲＬが所定の漏電閾値以下であるときに漏電しているものと判断する。電池制御装置１２は、漏電していると判断したときに、例えば車両ＥＣＵ３０へ故障している旨の通知を行う。車両ＥＣＵ３０は、電池制御装置１２から故障している旨の通知を受けると、例えば、電池制御装置１２へ動作（充電、放電など）を停止させる指令を送信し、電池パック１０を停止する。
【００４４】
本実施形態によれば、電池制御装置１２は、正確に総絶縁抵抗ＲＬの値を演算することが可能となり、正確に漏電検出を行う漏電検出装置および漏電検出方法を提供することができる。
【００４５】
図６および図７は、第１スイッチおよび第２スイッチを切換えた際の第２抵抗器の両端の電圧の一例を示す図である。
また、図６に示すように、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２の切換時には、総正極端子Ｐ‐シャーシ間の容量Ｃ１、総負極端子Ｎ‐シャーシ間の容量Ｃ１、および、第２抵抗器Ｒ２と並列に接続されるノイズ除去コンデンサＣ２と第２抵抗器Ｒ２とによる時定数が発生し、第２抵抗器Ｒ２は大きな抵抗値となるため、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を切換えてから電圧ＶＬ１、ＶＬ２の値が安定するまでには例えば数１０秒間必要となる。本実施形態では、図７に示すように、車両ＥＣＵ３０からの漏電を検出する指令に先立って、電圧ＶＬ１および総電圧Ｖｂ１の組を複数回測定し、同じＶｂ１であれば前回値を新値として更新することにより、漏電検出に要する時間は第２スイッチＳＷ２を閉じて第１スイッチＳＷ１を開いた状態としたときの時定数のみ影響を受けることとなり、車両ＥＣＵ３０から指令を受けてから漏電検出が終了するまでに要する時間を約半分に短縮することができる。
【００４６】
なお、上述の実施形態では、電圧ＶＬ１と総電圧Ｖｂ１との組を複数回測定しメモリに記録した後に、電圧ＶＬ２と総電圧Ｖｂ２とを測定したが、電圧ＶＬ２と総電圧Ｖｂ２との組を複数回測定しメモリに記録した後に、電圧ＶＬ１と総電圧Ｖｂ１とを測定しても構わない。その場合であっても、電圧ＶＬ２を測定した後に総電圧Ｖｂ２を測定し、測定した電圧ＶＬ２、Ｖｂ２の組をメモリに記録することを複数回行い、その後、電圧ＶＬ１と総電圧Ｖｂ１とを測定し、総電圧Ｖｂ２と総電圧Ｖｂ１とが等しいときの電圧ＶＬ１、ＶＬ２および総電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２を用いて総絶縁抵抗ＲＬを演算することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
次に、第２実施形態の漏電検出装置および漏電検出方法について、図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
本実施形態の漏電検出装置が適用された電池パック１０は、第１実施形態と同様に、例えばハイブリッド車に搭載されている。本実施形態の漏電検出装置は、電池制御装置１２と絶縁抵抗低下検出器１６との構成が上述の第１実施形態と異なっている。
【００４９】
図４は、第２実施形態の漏電検出装置の絶縁抵抗低下検出器の構成および動作の一例を説明するための回路図である。
絶縁抵抗低下検出器１６は、第３正極側抵抗器Ｒ３Ｐと、第３負極側抵抗器Ｒ３Ｎと、第３スイッチＳＷ３と、基準電圧ＡＧと、を更に備えている。
【００５０】
正極側の第３正極側抵抗器Ｒ３Ｐは、第１正極側抵抗器Ｒ１Ｐと第２抵抗器Ｒ２との間に直列に接続している。負極側の第３負極側抵抗器Ｒ３Ｎは、第１負極側抵抗器Ｒ１Ｎと第２抵抗器Ｒ２との間に直列に接続している。第３正極側抵抗器Ｒ３Ｐと第３負極側抵抗器Ｒ３Ｎとは同じ大きさ（＝Ｒ３）である。
【００５１】
第３スイッチＳＷ３は、第２抵抗器Ｒ２とシャーシグランドとの間の接続を切り換えるスイッチング素子である。第３スイッチＳＷ３は、電気的動作を制御可能なスイッチング素子であって、電池制御装置１２によりその動作を制御される。
【００５２】
基準電圧ＡＧは、第２抵抗器Ｒ２と第３スイッチＳＷ３との間に接続している。なお、基準電圧ＡＧは、シャーシグランドとは異なる値である。    
本実施形態の漏電検出装置は、上記の絶縁抵抗低下検出器１６および電池制御装置１２以外は上述の第１実施形態と同様である。
【００５３】
以下に、図４を参照して、絶縁抵抗低下検出器１６を用いた漏電検出方法について説明する。
本実施形態では、電池制御装置１２は、第３スイッチＳＷ３を開き、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とを閉じて、総電圧Ｖｂを測定することができる。
すなわち、電池制御装置１２は、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とを閉じて、第３スイッチＳＷ３を開いた状態で、電圧検出器ＶＳにより第１正極側抵抗器Ｒ１Ｐと第３正極側抵抗器Ｒ３Ｐとの間の電圧ＰＳ＿Ｐと、第１負極側抵抗器Ｒ１Ｎと第３負極側抵抗器Ｒ３Ｎとの間の電圧ＰＳ＿Ｎとを検出する。
【００５４】
続いて、電池制御装置１２は、検出した電圧ＰＳ＿Ｐ、ＰＳ＿Ｎの値、第１正極側抵抗器Ｒ１Ｐおよび第１負極側抵抗器Ｒ１Ｎの値（＝Ｒ１）と、第３正極側抵抗器Ｒ３Ｐおよび第３負極側抵抗器Ｒ３Ｎの値（＝Ｒ３）とを用いて、下記式（４）により、総電圧Ｖｂを演算する。  
Ｖｂ＝（｜ＰＳ＿Ｐ｜＋｜ＰＳ＿Ｎ｜）×｛（２Ｒ１＋２Ｒ３）／２Ｒ３｝…（４）
【００５５】
続いて、電池制御装置１２は、電池監視回路１１から受信した電池モジュールＭＤＬ１〜ＭＤＬ１４の電池セル電圧を積算することにより得られる総正極端子Ｐと総負極端子Ｎとの間の電圧ＶＰＮと、式（４）により得られた総電圧Ｖｂとを比較する。
【００５６】
電池制御装置１２は、電圧ＶＰＮと総電圧Ｖｂとの差が所定の閾値以上であるときに、電池パック１０が故障していると判断する。すなわち、電池監視回路１１、電池制御装置１２、および、絶縁抵抗低下検出器１６が正常に動作しているときには、電圧ＶＰＮと総電圧Ｖｂは、略等しい値が得られる。しかしながら、電圧ＶＰＮと総電圧Ｖｂとの差が所定の閾値以上であるときには、例えば絶縁抵抗低下検出器１６の配線が断線やスイッチの故障等が生じている可能性があり、電池パック１０が正常に動作していることを補償することができず、故障している可能性がある。
【００５７】
この場合、電池制御装置１２は、例えば車両ＥＣＵ３０へ故障している旨の通知を行う。車両ＥＣＵ３０は、電池制御装置１２から故障している旨の通知を受けると、例えば、電池制御装置１２へ動作（充電、放電など）を停止させる指令を送信し、電池パック１０を停止する。
【００５８】
更に、本実施形態の漏電検出装置の絶縁抵抗低下検出器１６によれば、総電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２を測定することが可能となる。したがって、本実施形態の漏電検出装置では、電圧ＶＬ１を測定したときの総電圧Ｖｂ１と、電圧ＶＬ２を測定したときの総電圧Ｖｂ２とが異なる場合であっても、総絶縁抵抗の値を正確に演算することができる。総電圧Ｖｂ１と総電圧Ｖｂ２とが、Ｖｂ１＝ｋ×Ｖｂ２の関係となるとき、総絶縁抵抗ＲＬは下記の式（５）により演算することができる。
【００５９】
【数４】
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本実施形態の漏電検出装置によれば、電池制御装置１２は、第１スイッチＳＷ１を閉じ、第２スイッチＳＷ２を開き、第３スイッチＳＷ３を閉じた状態で、電圧検出器ＶＳにより電圧ＶＬ１を検出する。続いて、電池制御装置１２は、第１スイッチＳＷ１を閉じ、第２スイッチＳＷ２を閉じ、第３スイッチＳＷ３を開いた状態で、電圧検出器ＶＳにより電圧ＰＳ＿Ｐ、ＰＳ＿Ｎを検出し、検出された電圧ＰＳ＿Ｐ、ＰＳ＿Ｎを用いて上記式（５）により総電圧Ｖｂ１を演算する。
【００６０】
電池制御装置１２は、第１スイッチＳＷ１を開き、第２スイッチＳＷ２を閉じ、第３スイッチＳＷ３を閉じた状態で、電圧検出器ＶＳにより電圧ＶＬ２を検出する。続いて、電池制御装置１２は、第１スイッチＳＷ１を閉じ、第２スイッチＳＷ２を閉じ、第３スイッチＳＷ３を開いた状態で、電圧検出器ＶＳにより電圧ＰＳ＿Ｐ、ＰＳ＿Ｎを検出し、検出された電圧ＰＳ＿Ｐ、ＰＳ＿Ｎを用いて上記式（５）により総電圧Ｖｂ２を演算する。
【００６１】
電池制御装置１２は、電圧検出器ＶＳにより得られた電圧ＶＬ１、ＶＬ２と、同時に式（５）により演算された総電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２とを用いて、上記式（５）から総絶縁抵抗ＲＬを演算する。
【００６２】
電池パック１０の充電中又は放電中に電圧ＶＬ１を測定するタイミングと総電圧Ｖｂ１を測定するタイミングとの間、および、電圧ＶＬ２を測定するタイミングと総電圧Ｖｂ２を測定するタイミングとの間に、時間差があるとエラー（誤検知）となる可能性がある。これに対し、上記の漏電検出装置および漏電検出方法によれば、第２抵抗器Ｒ２の両端の電圧ＶＬ１、ＶＬ２を測定した直後に、測定した電圧ＰＳ＿Ｐ、ＰＳ＿Ｎに基づいて総電圧Ｖｂ１、Ｖｂ２を演算することが可能となり、総絶縁抵抗ＲＬをより正確に演算することが可能となる。
【００６３】
電池制御装置１２は、上記のように算出した絶縁抵抗ＲＬの値と所定の漏電閾値（例えば１００ｋΩ以下）とを比較して、絶縁抵抗ＲＬが所定の漏電閾値以下であるときに漏電しているものと判断する。電池制御装置１２は、漏電していると判断したときに、例えば車両ＥＣＵ３０へ故障している旨（エラー）の通知を行う。車両ＥＣＵ３０は、電池制御装置１２から故障している旨の通知を受けると、例えば、電池制御装置１２へ動作（充電、放電など）を停止させる指令を送信し、電池パック１０を停止する。
【００６４】
すなわち、本実施形態によれば、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、本実施形態によれば、セル電圧から得られる総正極端子Ｐと総負極端子Ｎとの間の電圧ＶＰＮと、式（２）により得られた総電圧Ｖｂとを比較することにより、電池パック１０の故障を判断することが可能となり、漏電検出装置が正常に動作していることを補償し、より正確に漏電検出を行うことができる。
【００６５】
また、第１スイッチＳＷ１を閉じて第２スイッチＳＷ２を開いた状態から、第１スイッチＳＷ１を開いて第２スイッチＳＷ２を閉じた状態へと遷移する際、総電圧Ｖｂ１≒総電圧Ｖｂ２となるまでに時間がかかる可能性がある。本実施形態の絶縁抵抗測定装置では、例えば、電池制御装置１２は、総電圧Ｖｂ２が安定したタイミングで電圧ＶＬ２、Ｖｂ２を測定した場合であっても、正確な総絶縁抵抗ＲＬを得ることができる。
【００６６】
図８は、所定の範囲で制御される電池パックの総電圧の一例を時系列に沿って示す図である。
例えば、ハイブリッド電動車両（ＨＥＶ）やアイドリングストップシステム（ＩＳＳ）を搭載した電動車両では、図８に示すように、電池パックの電圧が所定の範囲で制御される。この場合、電池パックの電圧（総電圧Ｖｂ）は、周期的に最大値と最小値との中間値となる。したがって、電池パックの電圧が最大値と最小値との中間値となるときに、電圧ＶＬ１、ＶＬ２のデータ取得する仕様とすれば、電圧測定時間を短縮することができる。
【００６７】
また、上記第２実施形態の漏電検出装置の絶縁抵抗低下検出器１６において、第３スイッチＳＷ３を閉じた状態とすると、上述の第１実施形態と同様の動作にて、漏電検出を行うことも可能である。なお、本実施形態の絶縁抵抗低下検出器１６では、第１実施形態の数式（３）において、Ｒ１をＲ１＋Ｒ３と置き換えて下記式により演算することができる。
【００６８】
【数５】
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上記のように第１実施形態および第２実施形態によれば、正確に漏電検出を行う漏電検出装置および漏電検出方法を提供することができる。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００７０】
例えば、上記第１実施形態および第２実施形態において、電池制御装置１２は、電圧ＶＬ１、Ｖｂ１だけでなく、電圧ＶＬ２、Ｖｂ２も予めメモリに記録しても構わない。例えば、電池制御装置１２は、メモリに記録された電圧ＶＬ１、Ｖｂ１と電圧ＶＬ２、Ｖｂ２との、より新しいデータを用いることで、漏電検出時間を短縮できる。例えば、電池制御装置１２は、メモリに記録された電圧ＶＬ１、Ｖｂ１を用い、複数の電圧ＶＬ２、Ｖｂ２の値を測定してメモリを更新し、総電圧Ｖｂ１と総電圧Ｖｂ２とが等しい電圧ＶＬ１、ＶＬ２を用いて絶縁抵抗ＲＬを算出し、次回はメモリに記録された電圧ＶＬ２、Ｖｂ２を用い、複数の電圧ＶＬ１、Ｖｂ１の値を測定してメモリを更新し、総電圧Ｖｂ１と総電圧Ｖｂ２とが等しい電圧ＶＬ１、ＶＬ２を用いて絶縁抵抗ＲＬを算出する。電池制御装置１２がこの動作を繰り返すことで、メモリ内のデータを更新しつつ、正確な漏電検出を実現することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０…電池パック（蓄電池群）、１１…電池監視回路（ＣＭＵ）、１２…電池制御装置（ＢＣＵ）、１６…絶縁抵抗低下検出器、Ｒ１Ｎ…第１負極側抵抗器、Ｒ１Ｐ…第１正極側抵抗器、Ｒ２…第２抵抗器、Ｒ３Ｎ…第３負極側抵抗器、Ｒ３Ｐ…第３正極側抵抗器、ＳＷ１…第１スイッチ、ＳＷ２…第２スイッチ、ＳＷ３…第３スイッチ、ｂｋ１…第１電池バンク、ｂｋ２…第２電池バンク。
【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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