(57)【要約】【課題】状況に応じて、短時間での直流電源の出力電圧の計測及び地絡抵抗の計測と、高精度での直流電源の出力電圧の計測及び地絡抵抗の計測とを選択可能な絶縁検出装置を提供することである。【解決手段】  充電電圧を保持するフライングキャパシタと、フライングキャパシタの充電電圧を計測し、該計測電圧に基づいて、アースから電気的に絶縁される直流電源とアースとの間に形成される地絡抵抗を演算する計測演算手段を備える絶縁検出装置であって、フライングキャパシタは、１つ又は複数の第１のコンデンサと、第１のコンデンサと並列接続される１つ又は複数の第２のコンデンサと、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間に配置され、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの並列接続と該並列接続の解除とを行う並列解除スイッチとを備え、並列解除スイッチのＯＮ／ＯＦＦにより、フライングキャパシタの容量が可変制御される絶縁検出装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電圧を保持するフライングキャパシタと、前記フライングキャパシタの充電電圧を計測し、該計測電圧に基づいて、アースから電気的に絶縁される直流電源と前記アースとの間に形成される地絡抵抗を演算する計測演算手段を備える絶縁検出装置であって、
前記フライングキャパシタは、１つ又は複数の第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサと並列接続される１つ又は複数の第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に配置され、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの並列接続と該並列接続の解除とを行う並列解除スイッチとを備え、
前記並列解除スイッチのＯＮ／ＯＦＦにより、前記フライングキャパシタの容量が可変制御されることを特徴とする絶縁検出装置。
【請求項２】
前記フライングキャパシタの一端と直流電源の正極との間に配置される第１のスイッチと、前記フライングキャパシタの他端と前記直流電源の負極との間に配置される第２のスイッチと、前記フライングキャパシタの一端とアースとの間に配置される第３のスイッチと、前記フライングキャパシタの他端と前記アースとの間に配置される第４のスイッチとを備え、
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチのみをＯＮさせて形成される第１の経路、及び前記第１のスイッチと前記第４のスイッチのみをＯＮさせて形成される第２の経路、並びに前記第２のスイッチと前記第３のスイッチのみをＯＮさせて形成される第３の経路によりそれぞれ充電された前記フライングキャパシタの充電電圧を、前記第３及び前記第４のスイッチのみをＯＮさせて形成される第４の経路により、前記計測演算手段が計測すると共に、
前記計測演算手段は、前記第１〜第３の経路で前記フライングキャパシタにそれぞれ充電された充電電圧の計測電圧に基づいて、前記地絡抵抗を演算することを特徴とする請求項１に記載の絶縁検出装置。
【請求項３】
前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの並列接続の解除時の前記フライングキャパシタの容量は、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの並列接続時の前記フライングキャパシタの容量の半分以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁検出装置。
【請求項４】
前記接続解除スイッチをＯＦＦさせた状態において、
前記第１及び前記第２のスイッチをＯＮさせて形成される前記第１の経路で、前記第１のコンデンサのみからなる前記フライングキャパシタへのフル充電と、
前記第３及び前記第４のスイッチをＯＮさせて形成される前記第４の経路で、前記計測前記フル充電された前記フライングキャパシタの充電電圧を計測し、該計測回路で計測されたフル充電時の計測電圧に基づいて、前記直流電源の出力電圧の演算と、
を行う計測モードを備えることを特徴とする請求項１乃至３の内の何れかにに記載の絶縁検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁検出装置に関し、特に、電気による推進力を利用する車両に搭載される非接地の直流電源の絶縁検出に好適な絶縁検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電気自動車やハイブリッドカーには、高電力、高出力で、且つ、コンパクトな直流電源としてバッテリー集合体（以下、直流電源と略記する。）が搭載されている。この直流電源は正電極と負電極を有する複数のバッテリーセルを直列に接続して構成されており、その出力電圧は２００Ｖ（ボルト）以上となっている。このために、直流電源の出力である正負の各電源線は車両（車体）から電気的に絶縁された構成すなわち直流電源は非接地の構成となっており、車両（車体）は直流電源のアースとして使用されない構成となっている。
【０００３】
このような構成からなる車両では、例えば、特許文献１に記載の絶縁検出装置のように、フライングキャパシタ方式の絶縁計測技術を用いて、直流電源の出力電圧を監視すると共に、直流電源と車両（車体）との絶縁状態を監視する構成が一般的となっている。この特許文献１に記載の絶縁検出装置では、接地電位すなわちアースから浮かせた状態のフライングキャパシタと、複数の抵抗及びダイオードと、直流電源とフライングキャパシタや複数の抵抗及びダイオードとの接続を制御する複数のスイッチから構成されている。
【０００４】
この絶縁検出装置においては、スイッチが適宜制御されて、フライングキャパシタの一方の端子が直流電源の正極に接続され、フライングキャパシタの他方の端子が直流電源の負極に接続された状態で該フライングキャパシタを充電し、このフライングキャパシタに充電された電圧（出力電圧に対応した電圧）が計測される。この後に、スイッチが適宜制御されて、フライングキャパシタに充電された電圧が放電される。次に、スイッチが適宜制御されて、地絡抵抗測定電圧の計測として、フライングキャパシタの一方の端子が地絡抵抗を介して接地された状態でフライングキャパシタを直流電源によって充電し、このフライングキャパシタに充電された第１の電圧が計測される。次に、第１の電圧が放電された後、スイッチが適宜制御されて、さらにフライングキャパシタの他方の端子が地絡抵抗を介してアースした状態でフライングキャパシタを直流電源で充電し、このフライングキャパシタに充電された第２の電圧が計測される。計測が終了すると、第２の電圧が放電される。そして、計測された直流電源の出力電圧、第１の電圧、第２の電圧に基づいて、直流電源（直流電源に接続される電源線を含む）の絶縁状態すなわち地絡の有無が演算される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７０１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の絶縁検出装置では、第１の電圧及び第２の電圧の計測時において、フライングキャパシタの端子の何れか一方のみが直流電源の電源線に接続され、該フライングキャパシタが充電されることとなる。一方、直流電源の電源線にはＹコンと称される容量、すなわち、高周波ノイズ等を除去するためのコンデンサ（ノイズ除去コンデンサ）の配置に伴う容量と、アースとの間に形成される浮遊容量等とが形成されている。このために、特許文献１に記載の絶縁検出装置においては、フライングキャパシタの一方の端子又は他方の端子が地絡抵抗を介して接地された状態でフライングキャパシタを直流電源により充電する際に、Ｙコンからの電荷がフライングキャパシタの充電に及ぼす影響を抑制するため、Ｙコンよりも十分に大きな容量を有するフライングキャパシタを用いる必要があった。しかしながら、直流電源の出力電圧を高精度で計測するためには、コンデンサをフル充電又はフル充電に近い状態まで充電させる必要があり、大きな容量を有するフライングキャパシタを用いる場合、非常に長い充電時間が必要となるという問題もあった。
【０００７】
また、車両電源のＯＮ直後の絶縁状態の計測のように、計測精度よりも短時間での計測を優先したい場合や、短時間かつ高精度で直流電源の出力電圧の計測を行うことが要望されている。
【０００８】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、状況に応じて、短時間での直流電源の出力電圧の計測及び地絡抵抗の計測と、高精度での直流電源の出力電圧の計測及び地絡抵抗の計測とを選択可能な絶縁検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、充電電圧を保持するフライングキャパシタと、前記フライングキャパシタの充電電圧を計測し、該計測電圧に基づいて、アースから電気的に絶縁される直流電源と前記アースとの間に形成される地絡抵抗を演算する計測演算手段を備える絶縁検出装置であって、
前記フライングキャパシタは、１つ又は複数の第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサと並列接続される１つ又は複数の第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に配置され、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの並列接続と該並列接続の解除とを行う並列解除スイッチとを備え、
前記並列解除スイッチのＯＮ／ＯＦＦにより、前記フライングキャパシタの容量が可変制御されることを特徴とする絶縁検出装置である。
【００１０】
前記課題を解決するための請求項２に記載の発明は、前記フライングキャパシタの一端と直流電源の正極との間に配置される第１のスイッチと、前記フライングキャパシタの他端と前記直流電源の負極との間に配置される第２のスイッチと、前記フライングキャパシタの一端とアースとの間に配置される第３のスイッチと、前記フライングキャパシタの他端と前記アースとの間に配置される第４のスイッチとを備え、
前記第１のスイッチと前記第２のスイッチのみをＯＮさせて形成される第１の経路、及び前記第１のスイッチと前記第４のスイッチのみをＯＮさせて形成される第２の経路、並びに前記第２のスイッチと前記第３のスイッチのみをＯＮさせて形成される第３の経路によりそれぞれ充電された前記フライングキャパシタの充電電圧を、前記第３及び前記第４のスイッチのみをＯＮさせて形成される第４の経路により、前記計測演算手段が計測すると共に、
前記計測演算手段は、前記第１〜第３の経路で前記フライングキャパシタにそれぞれ充電された充電電圧の計測電圧に基づいて、前記地絡抵抗を演算することを特徴とする請求項１に記載の絶縁検出装置である。
【００１１】
前記課題を解決するための請求項３に記載の発明は、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの並列接続の解除時の前記フライングキャパシタの容量は、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの並列接続時の前記フライングキャパシタの容量の半分以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁検出装置である。
【００１２】
前記課題を解決するための請求項４に記載の発明は、前記接続解除スイッチをＯＦＦさせた状態において、
前記第１及び前記第２のスイッチをＯＮさせて形成される前記第１の経路で、前記第１のコンデンサのみからなる前記フライングキャパシタへのフル充電と、
前記第３及び前記第４のスイッチをＯＮさせて形成される前記第４の経路で、前記計測前記フル充電された前記フライングキャパシタの充電電圧を計測し、該計測回路で計測されたフル充電時の計測電圧に基づいて、前記直流電源の出力電圧の演算と、
を行う計測モードを備えることを特徴とする請求項１乃至３の内の何れかにに記載の絶縁検出装置である。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように請求項１に記載の本発明によれば、フライングキャパシタは、１つ又は複数の第１のコンデンサと、第１のコンデンサと並列接続される１つ又は複数の第２のコンデンサと、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの間に配置され、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの並列接続と該並列接続の解除とを行う並列解除スイッチとを備え、この並列解除スイッチのＯＮ／ＯＦＦによってフライングキャパシタの容量が可変制御される構成となっている。すなわち、他方のコンデンサのみの少ない容量でフライングキャパシタを形成した計測と、一方のコンデンサと他方のコンデンサとを並列接続させた大きい容量でフライングキャパシタを形成した計測とが、並列解除スイッチのＯＮ／ＯＦＦによって制御可能な構成となる。
【００１４】
従って、少ないフライングキャパシタ容量での計測すなわちフライングキャパシタの充放電に要する時間が短い計測と、大きいフライングキャパシタ容量での計測すなわちフライングキャパシタの充放電に要する時間は長いが、その計測精度がよい計測とを組み合わせた計測が可能となる。その結果、地絡抵抗の計測を状況に応じて変えることができるという効果が得られる。
【００１５】
請求項２に記載の本発明によれば、フライングキャパシタの一端と直流電源の正極との間に配置される第１のスイッチと、フライングキャパシタの他端と直流電源の負極との間に配置される第２のスイッチと、フライングキャパシタの一端とアースとの間に配置される第３のスイッチと、フライングキャパシタの他端と前記アースとの間に配置される第４のスイッチとを備え、第１のスイッチと第２のスイッチのみをＯＮさせて形成される第１の経路、及び第１のスイッチと第４のスイッチのみをＯＮさせて形成される第２の経路、並びに第２のスイッチと第３のスイッチのみをＯＮさせて形成される第３の経路によりそれぞれ充電された前記フライングキャパシタの充電電圧を、第３及び第４のスイッチのみをＯＮさせて形成される第４の経路により、計測演算手段が計測すると共に、計測演算手段が第１〜第３の経路でフライングキャパシタにそれぞれ充電された充電電圧の計測電圧に基づいて、地絡抵抗を演算する構成となっているので、第１〜第３の経路に配置される素子のバラツキ等を補正した演算ができるので、地絡抵抗の演算精度を向上させることができる。
【００１６】
請求項３に記載の本発明によれば、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの並列接続の解除時のフライングキャパシタの容量が、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの並列接続時のフライングキャパシタの容量の半分以下の構成となっているので、並列解除スイッチのＯＦＦ時におけるフライングキャパシタの容量変化すなわち計測時間を大幅に短くできるという効果を得られる。
【００１７】
請求項４に記載の本発明によれば、並列解除スイッチをＯＦＦさせた状態においてはフライングキャパシタ容量を小さくでき、フライングキャパシタをフル充電させるために要する時間も短くすることができるので、第１及び前記第２のスイッチのみがＯＮとなる第１の経路でのフライングキャパシタへのフル充電と、第３及び第４のスイッチのみがＯＮとなる第４の経路での計測演算手段によるフライングキャパシタの充電電圧の計測と該計測値に基づいた直流電源の出力電圧の推定と、フライングキャパシタに充電された電圧の放電に要する時間を短くすることができる。従って、短時間かつ高精度での直流電源の出力電圧の監視ができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態である絶縁検出装置の概略構成を説明するための図である。
【図２】本実施形態の絶縁検出装置における計測動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態である絶縁検出装置の概略構成を説明するための図であり、以下、図１に基づいて、本実施形態の絶縁検出装置について説明する。ただし、本実施形態の絶縁検出装置は、２つのコンデンサＣ０，Ｃ１とスイッチ（並列解除スイッチ）Ｓ０とによって形成されるフライングキャパシタ１、及びマイコン３による計測制御の動作を除く他の構成は従来の絶縁検出装置と同様の構成となる。従って、以下の説明ではフライングキャパシタ１について詳細に説明する。また、スイッチＳ０〜Ｓ４は、例えば、周知の光ＭＯＳＦＥＴで構成されており、マイコン３によりＯＮ／ＯＦＦ制御される構成となっている。
【００２１】
なお、以下の説明では、説明を明確にするために、コンデンサＣ０，Ｃ１の端子の内で、スイッチＳ１（スイッチＳ０を含む）を介して直流電源の正極に接続される側を正極端子（正極側端子）、スイッチＳ２を介して直流電源の負極に接続される側を負極端子（負極側端子）と記す。このとき、コンデンサＣ０，Ｃ１としては、極性を有しない周知のセラミックコンデンサが好適であるが、極性を有する電解コンデンサ等を用いる構成であってもよい。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の絶縁検出装置は、例えば、２００Ｖ（ボルト）以上の高圧の図示しない直流電源の正極に接続される電源線（図中に高圧＋で示す）と、負極に接続される電源線（図中に高圧−で示す）にそれぞれ接続されている。このとき、直流電源の正極に接続される電源線はスイッチ（第１のスイッチ）Ｓ１の一端に接続され、負極に接続される電源線はスイッチ（第２のスイッチ）Ｓ２の一端に接続されている。この構成により、直流電源の正極に接続される電源線とアースとの間に形成される仮想的な地絡抵抗Ｒｐと、負極に接続される電源線とアースとの間に形成される仮想的な地絡抵抗Ｒｎとに応じて形成される合成された地絡抵抗ＲＬとが合成された地絡抵抗ＲＬを計測すると共に、直流電源の正極と負極との間の電圧である出力電圧を計測する構成となっている。ただし、直流電源の正極に接続される電源線とアース等との間に形成される仮想的な容量であるＹコン４と、直流電源の正極に接続される電源線とアース等との間に形成される仮想的な容量であるＹコン５とが、それぞれ形成されている。
【００２３】
スイッチＳ１の他端は、ダイオードＤ１及び抵抗Ｒ１を介してフライングキャパシタ１を形成するコンデンサＣ０の正極端子（図１中の上側の端子）及びスイッチＳ０の一端に接続されると共に、ダイオードＤ２のカソード及びダイオードＤ３のアノードにもそれぞれ接続されている。スイッチＳ０の他端はコンデンサ（他方のコンデンサ）Ｃ０よりも容量の大きいコンデンサ（一方のコンデンサ）Ｃ１の正極端子（図１中の上側の端子）に接続されている。
【００２４】
また、ダイオードＤ３のカソードは抵抗Ｒ３の一端に接続され、該抵抗Ｒ３の他端がダイオードＤ２のアノードとスイッチ（第３のスイッチ）Ｓ３の一端にそれぞれ接続されている。また、スイッチＳ３の他端は抵抗Ｒ５を介してアースに接続されると共に、サンプルアンドホールド回路２の入力端子に接続されている。
【００２５】
一方、スイッチＳ２の他端は、抵抗Ｒ２を介してフライングキャパシタ１を形成するコンデンサＣ０，Ｃ１の各負極端子（図１中の下側の端子）及びスイッチ（第４のスイッチ）Ｓ４の一端に接続されている。該スイッチＳ４の他端は、抵抗Ｒ４を介してアースに接続されている。
【００２６】
サンプルアンドホールド回路２の出力はマイコン３が有するＡ／Ｄ変換器の入力端子（図中にＡ／Ｄで示す）に接続され、該サンプルアンドホールド回路２で一時的に保持した電圧を、Ａ／Ｄ変換器を介して計測電圧としてマイコン３で計測する構成となっている。ただし、マイコン３は、後述する計測モードに対応して、計測電圧から直流電源の出力電圧及び地絡抵抗Ｒｐ，Ｒｎが合成された地絡抵抗ＲＬを演算する計測演算部（計測演算手段）としても動作する構成となっている。
【００２７】
以上に説明した本実施形態の構成では、フライングキャパシタ１を構成するコンデンサＣ０とコンデンサＣ１とは、スイッチＳ０がＯＦＦの場合には、コンデンサＣ１の正極端子はコンデンサＣ０の正極端子には接続されない構成となる。従って、コンデンサＣ０の容量がフライングキャパシタ１の容量となる。
【００２８】
一方、スイッチＳ０がＯＮの場合には、コンデンサＣ１の正極端子はスイッチＳ０を介してコンデンサＣ０の正極端子に接続される構成となる。このとき、前述するように、コンデンサＣ０の負極端子とコンデンサＣ１の負極端子は電気的に接続される構成となっている。よって、コンデンサＣ０にスイッチＳ０を介してコンデンサＣ１が並列接続される構成となり、コンデンサＣ０の容量とコンデンサＣ１の容量とを併せた（加算した）容量が、フライングキャパシタ１の容量となる。
【００２９】
このように、スイッチＳ０のＯＮ／ＯＦＦ制御はマイコン３で制御される構成となっているので、マイコン３は計測モードに応じてフライングキャパシタ１の容量を制御可能となる。また、コンデンサＣ１の容量はコンデンサＣ０の容量よりも大きい構成となっているので、フライングキャパシタ１の容量を大きく増減させることが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態の絶縁検出装置においては、コンデンサＣ１の容量は従来のフライングキャパシタの容量程度（例えば、１μＦ以上）とし、コンデンサＣ０の容量は少なくともコンデンサＣ１の容量以下の容量が好ましい。すなわち、スイッチＳ０のＯＮ時のフライングキャパシタ１の容量が、スイッチＳ０のＯＦＦによって半分以下となることが好ましい。さらには、スイッチＳ０のＯＮ時のフライングキャパシタ１の容量が、スイッチＳ０のＯＦＦによって１／１０程度になる容量のコンデンサＣ０，Ｃ１を用いることが好適である。
【００３１】
ただし、後述する第２の経路及び第３の経路でのフライングキャパシタ１の充電では、各経路の形成時にＹコン４，５からフライングキャパシタ１に電荷が移動してしまうこととなり、第２及び第３の経路で検出可能な電圧範囲が減少してしまうこととなる。
【００３２】
以下、スイッチＳ１，Ｓ４をＯＮさせる第２の経路の場合の影響について、詳細に説明する。ただし、説明を簡単にするために、スイッチＳ１，Ｓ４のＯＮによって、Ｙコン４に蓄えられる電荷（電荷量Ｑｙとする）のみがフライングキャパシタ１に移動する場合、すなわち、直流電源（図１中に示す高圧＋）からの電荷の供給がない場合について説明する。また、Ｙコン４とフライングキャパシタ１との間、及びフライングキャパシタ１とアースとの間に配置されるダイオードＤ１、及び抵抗Ｒ１，Ｒ４による影響についても省略する。
なお、以下の説明では、コンデンサＣ０の容量をＣ０、コンデンサＣ１の容量をＣ１（ただし、Ｃ１＝１０×Ｃ０）、Ｙコン４の容量をＣｙとする。
【００３３】
まず、図１において、スイッチ０がＯＦＦであり、かつスイッチＳ１〜Ｓ４もＯＦＦの場合、Ｙコン４，５のみが高圧＋又は高圧−（直流電源）により充電され、このＹコン４，５に所定の電荷Ｑが蓄えられている。また、フライングキャパシタ１（コンデンサＣ０）は放電後であり、コンデンサに蓄えられる電荷は０（ゼロ）である。
【００３４】
次に、スイッチＳ１，Ｓ４がＯＮした場合（ただし、スイッチ０はＯＦＦ）、Ｙコン４に蓄えられた電荷Ｑｙの一部がスイッチＳ１を介して、フライングキャパシタ１を構成するコンデンサＣ０に移動する。このとき、Ｙコン４の端子間の電圧と、コンデンサＣ０の端子間の電圧とが等しくなると、電荷の移動が終了する。このときの電圧を電圧Ｖａ、Ｙコン４に蓄えられる電荷量をＱａ、コンデンサＣ０に蓄えられる電荷量をＱｂとする。
【００３５】
この場合、スイッチＳ１，Ｓ４がＯＦＦ時にＹコン４に蓄えられていた電荷が移動したものであるから、電荷量Ｑｙ，Ｑａ，Ｑｂは下記の式１となる。
Ｑｙ＝Ｑａ＋Ｑｂ  ・・・（式１）
【００３６】
一方、Ｙコン４の端子間の電圧とコンデンサＣ０の端子間の電圧は等しくなるので、その電圧Ｖａは、Ｖａ＝Ｑａ／Ｃｙ＝Ｑｂ／Ｃ０となり、Ｙコン４及びコンデンサＣ０の電荷量Ｑａ、Ｑｂは、下記の式２となる。
Ｑａ＝Ｃｙ×Ｖａ，Ｑｂ＝Ｃ０×Ｖａ  ・・・（式２）
【００３７】
よって、式１，２から下記の式３となり、スイッチＳ０がＯＦＦの場合の電圧Ｖａは、下記の式４となる。
Ｑｙ＝Ｃｙ×Ｖａ＋Ｃ０×Ｖａ＝（Ｃｙ＋Ｃ０）×Ｖａ  ・・・（式３）
Ｖａ＝Ｑｙ／（Ｃｙ＋Ｃ０）  ・・・（式４）
【００３８】
同様にして、スイッチＳ０がＯＮされた状態で、スイッチＳ１，Ｓ４がＯＦＦされた場合の電圧Ｖｂは、下記の式５となる。
Ｖｂ＝Ｑｙ／（Ｃｙ＋（Ｃ０＋Ｃ１））  ・・・（式５）
ここで、Ｃ１＝１０×Ｃ０となるので、式５は下記の式６となる。
Ｖｂ＝Ｑｙ／（Ｃｙ＋１１×Ｃ０）  ・・・（式６）
【００３９】
よって、式４と式６から、電圧Ｖｂと電圧Ｖａの比率Ｖａ／Ｖｂは、下記の式７となる。
Ｖａ／Ｖｂ＝（Ｑｙ／（Ｃｙ＋Ｃ０））／（Ｑｙ／（Ｃｙ＋１１×Ｃ０））
＝（Ｃｙ＋１１×Ｃ０）／（Ｃｙ＋Ｃ０）  ・・・（式７）
【００４０】
この式７から明らかなように、コンデンサＣ０の容量Ｃ０が小さく、例えば、Ｙコン４，５と同程度の容量Ｃｙの場合には、スイッチ０がＯＦＦ時では、式７はＶａ／Ｖｂ＝（１２×Ｃ０）／（２×Ｃ０）＝６となり、Ｙコン４から移動した電荷によるフライングキャパシタ１の初期の電圧が、スイッチ０のＯＮ時の６倍にもなってしまうこととなる。なお、スイッチＳ２，Ｓ３をＯＮさせる第３の経路においても、同様である。
【００４１】
このように、フライングキャパシタ１の電荷を全て０（ゼロ）に放電させた後であっても、当該フライングキャパシタ１の容量が小さい場合には、容量が大きい場合よりも、スイッチＳ１，Ｓ４のＯＮに伴ってＹコン４から移動する電荷によるフライングキャパシタ１の初期の電圧が高くなってしまう。その結果、フライングキャパシタ１に初期の電圧よりも低い電圧が印加された場合には、初期の電圧がフライングキャパシタ１への印加電圧として計測され、初期の電圧よりも低い印加電圧がマスクされてしまうこととなる。このＹコン４，５から移動される電荷による影響は、前述する式（７）から明らかなように、フライングキャパシタ１の容量が大きい場合よりも、容量が小さい場合に顕著となってしまう。
【００４２】
一方、地絡抵抗Ｒｐ，Ｒｎが大きい場合には、フライングキャパシタ１に印加される電圧は小さくなる。従って、地絡抵抗Ｒｐ，Ｒｎが大きくフライングキャパシタ１に印加される電圧が小さい場合、フライングキャパシタ１の充電電圧として計測される電圧は、Ｙコン４，５から移動した電荷によって生じる電圧となってしまう。このため、地絡抵抗Ｒｐ，Ｒｎが大きくフライングキャパシタ１に印加される電圧が小さい領域の地絡抵抗が計測できないこととなってしまう。
【００４３】
例えば、Ｙコン４，５のそれぞれの容量が０．数μＦとした場合、フライングキャパシタ１の容量が数μＦの場合には地絡抵抗ＲＬの検出範囲が数百ｋΩ〜数ＭΩであったものが、フライングキャパシタ１の容量が０．数μＦの場合には地絡抵抗ＲＬの検出範囲が数百ｋΩ〜０．５ＭΩ程度となってしまうこととなる。すなわち、フライングキャパシタ１の容量が０．数μＦの場合は、実際の地絡抵抗ＲＬが５００ｋΩ以上であっても、５００ｋΩであると計測されてしまうこととなる。
【００４４】
従って、本実施形態におけるコンデンサＣ０の容量は、Ｙコン４，５のそれぞれの容量以上とする必要がある。よって、通常、Ｙコン４，５の容量は０．数μＦ以下の容量となるので、コンデンサＣ１の容量は数μＦ程度、コンデンサＣ０の容量は０．数μＦ程度が好適である。
【００４５】
このような、コンデンサＣ０，Ｃ１の容量とすることにより、本実施形態の絶縁検出装置では、従来と同程度のフライングキャパシタ容量による地絡抵抗ＲＬの計測及び直流電源の出力電圧の計測と、半分以下のフライングキャパシタ容量による地絡抵抗ＲＬの計測及び直流電源の出力電圧の計測とを、スイッチＳ０のＯＮ／ＯＦＦによって切り替えて実行することが可能となる。
【００４６】
フライングキャパシタ１の容量が小さい場合、従来よりも短い時間でフライングキャパシタ１を充電させることが可能となると共に、充電された電荷を放電させる時間も短くできる、すなわちフライングキャパシタの充放電に要する時間を短縮できる。従って、地絡抵抗ＲＬの計測及び直流電源の出力電圧の計測に要する時間をそれぞれ大幅に短縮させることができ、直流電源の電圧の異常から検出までの時間及び地絡の発生から検出までの時間を大幅に短縮できる。その結果、直流電源から負荷に至るまでの高電圧が印加される高電圧部の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
一方、フライングキャパシタ１の容量が大きい場合は、従来と同様に、多くの電荷をフライングキャパシタ１に充電させることが可能となるので、Ｙコン等の影響を大幅に低減させた地絡抵抗ＲＬの計測精度の高い計測が可能となる。
【００４８】
また、コンデンサＣ０は容量が小さいので、コンデンサＣ１に比較して、高精度かつ高安定のコンデンサを用いることが容易となる。このような高精度かつ高安定のコンデンサを用いることにより、後述するＶ０ｆ計測におけるフル充電をしない計測とした場合であっても、計測精度の計測が可能となる。ただし、コンデンサＣ０としては、高精度かつ高安定のコンデンサを用いない構成であっても、前述する効果を得ることは可能である。
【００４９】
次に、図２に本実施形態の絶縁検出装置における計測動作を説明するための図を示し、以下、図２に基づいてフライングキャパシタ容量を切り替えた場合の動作を説明する。ただし、図２（ａ）はスイッチＳ０をＯＮさせて直流電源の電圧及び地絡抵抗ＲＬを計測する動作とスイッチＳ０をＯＦＦさせると共にコンデンサＣ０をフル充電させて直流電源の電圧を計測する動作とを組み合わせた場合の計測動作を示す図である。図２（ｂ）はスイッチＳ０をＯＦＦさせると共にコンデンサＣ０をフル充電させて直流電源の電圧を計測する場合の計測動作を示す図である。図２（ｃ）はスイッチＳ０をＯＦＦさせて直流電源の電圧及び地絡抵抗ＲＬを計測する場合の計測動作を示す図である。さらには、図２（ｄ）はスイッチＳ０をＯＮさせて従来と同様に直流電源の電圧及び地絡抵抗ＲＬを計測する場合の計測動作を示す図である。ただし、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す計測は、連続して繰り返される計測の一部を示すものである。また、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す計測を、適宜、組み合わせた計測としてもよい。
【００５０】
（Ｖ０計測、Ｖ０ｆ計測、Ｖｃ１ｎ計測、及びＶｃ１ｐ計測）
図２（ａ）に示す直流電源の電圧計測と地絡抵抗ＲＬの検出とを行う動作では、まず、Ｖ０計測５として、スイッチＳ０がＯＮされた後に、所定期間ｔ１の間、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＮされる。これにより、高圧＋（直流電源の正極）からダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ１、及び抵抗Ｒ２を介して、高圧−（直流電源の負極）に至る第１の経路が形成され、期間ｔ１の間、フライングキャパシタ１が直流電源の電圧で充電されることとなる。このとき、スイッチＳ０がＯＮされているので、フライングキャパシタ１の容量はコンデンサＣ０とコンデンサＣ１とが並列接続される容量となる。よって、期間ｔ１は、コンデンサＣ０の容量とコンデンサＣ１の容量とを加算した容量を充電するために十分な期間、充電時定数のτｓ（秒）程度が好ましい。
【００５１】
次に、Ｖ０計測５の期間ｔ１が経過した後に、計測及び放電６の期間として、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＦＦされ、この後にスイッチＳ３，Ｓ４が所定期間ｔ２の間それぞれＯＮされる。これにより、フライングキャパシタ１の一端側（図１中の上側、正極側）からダイオードＤ３、抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ５を介してアースに至ると共に、フライングキャパシタ１の他端側（図１中の下側，負極側）から抵抗Ｒ４を介してアースに至る経路を第４の経路が形成され、所定期間ｔ２の間に、フライングキャパシタ１に充電された電圧が放電されることとなる。  なお、計測及び放電６の期間では、スイッチＳ０のＯＮが維持される構成であり、期間ｔ２は、期間ｔ１で充電された電圧が０Ｖ（ゼロボルト）まで放電されるために十分な期間、充電時定数τ×５ｓ程度が好ましい。
【００５２】
また、本実施形態の絶縁検出装置では、従来と同様に、スイッチＳ３，Ｓ４がそれぞれＯＮされた初期すなわち放電６の期間の開始初期において、抵抗Ｒ３，Ｒ５で分圧されたフライングキャパシタ１の充電電圧がサンプルアンドホールド回路２で保持され、保持された電圧がマイコン３の周知のＡ／Ｄ変換器で、Ｖ０計測５での計測電圧Ｖ０として計測され、計測電圧Ｖ０として保持される。
【００５３】
次に、放電６の期間ｔ２が経過した後に、スイッチＳ３，Ｓ４がそれぞれＯＦＦされる。この後に、Ｖ０ｆ計測１３として、スイッチＳ０がＯＦＦされた後に、所定期間ｔ３の間、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＮされる。これにより、再度、高圧＋からダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ１、及び抵抗Ｒ２を介して、高圧−に至る第１の経路が形成され、期間ｔ３の間、フライングキャパシタ１が直流電源の電圧で充電されることとなる。このとき、スイッチＳ０がＯＦＦされているので、フライングキャパシタ１の容量はコンデンサＣ０と容量となる。また、Ｖ０ｆ計測１３においては、コンデンサＣ０の容量をフル充電（略フル充電を含む）するために十分な期間ｔ３で、コンデンサＣ０のみとなったフライングキャパシタ１を充電する。
【００５４】
このＶ０ｆ計測１３では、フライングキャパシタ１をフル充電させるので、当該フライングキャパシタ１に充電される電圧は、直流電源の出力電圧と同じ電圧（略同じ電圧）となる。この場合、フライングキャパシタ１に充電される電圧は、第１の経路中（充電経路中）の抵抗Ｒ１，Ｒ２のバラツキに伴う充電電流のバラツキ、スイッチＳ１，Ｓ２の寄生抵抗及び寄生容量のバラツキ、さらにはＶ０ｆ計測１３毎のＹコン４，５の変動等に伴う充放電特性の変動に伴う充電電流のバラツキ等による影響を受けないからである。その結果、後述する放電１４の期間に計測される計測電圧Ｖ０ｆは、バラツキの影響を受けるＶ０計測５，９で計測される計測電圧Ｖ０よりも、その計測電圧の精度（絶対値精度）を高くできる。
【００５５】
次に、Ｖ０ｆ計測１３の期間ｔ３が経過した後に、計測及び放電１４の期間として、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＦＦされ、この後にスイッチＳ３，Ｓ４が所定期間ｔ４の間それぞれＯＮされる。これにより、第４の経路が形成され、所定期間ｔ４の間に、フライングキャパシタ１に充電された電圧が放電されると共に、スイッチＳ３，Ｓ４がそれぞれＯＮされた初期において、抵抗Ｒ３，Ｒ５で分圧された電圧がＶ０ｆ計測１３の計測電圧Ｖ０ｆとして、マイコン３によって計測される。
【００５６】
このとき、計測電圧Ｖ０ｆはフライングキャパシタ１をフル充電して得られた電圧を、抵抗３と抵抗Ｒ５で分圧した電圧となるので、下記の式８に基づいて、計測電圧Ｖ０ｆから直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓを演算する。
Ｖ０＝Ｖ０ｆ＝Ｖ０ｆｓ×Ｒ５／（Ｒ３＋Ｒ５）  ・・・  （式８）
【００５７】
なお、Ｖ０ｆ計測１３においても、式８に基づいて、Ｖ０ｆ計測での計測電圧Ｖ０ｆと推定出力電圧Ｖ０ｆｓとの関係を予めテールブルデータとして格納しておき、計測電圧Ｖ０ｆに基づいてテーブルデータを参照して推定出力電圧Ｖ０ｆｓを算出する構成であってもよい。
【００５８】
また、計測及び放電１４の期間では、フライングキャパシタ１の容量がコンデンサＣ０の容量となるので、Ｖ０計測５に続く計測及び放電６の期間ｔ２よりも短い放電期間で十分となる。その結果、Ｖ０ｆ計測１３の期間ｔ３と該Ｖ０ｆ計測１３に続く計測及び放電１４の期間ｔ４の合計は、Ｖ０計測５の期間ｔ１及び該Ｖ０計測５に続く計測及び放電６の期間ｔ２の合計よりも非常に短い期間となり、その直流電源の出力電圧を計測した計測電圧Ｖ０ｆも向上できるという効果を得ることができる。
【００５９】
さらには、計測電圧Ｖ０ｆの絶対値精度が高くできるので、直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓの絶対値精度が高くできるという効果を得ることができる。その結果、直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓに基づいて行う、直流電源の出力電圧のモニタの精度も向上できるという効果が得られる。
【００６０】
次に、放電１４の期間ｔ４が経過した後に、スイッチＳ３がＯＦＦされ、その後に、Ｖｃ１ｎ計測７として、スイッチＳ０がＯＮされた後に、Ｖ０計測５と同じ所定期間ｔ１の間、スイッチＳ１がＯＮされる。これにより、高圧＋からダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ１、及び抵抗Ｒ４を介してアースに至ると共に、高圧−から地絡抵抗Ｒｎを介してアースに至る第２の経路が形成され、期間ｔ１の間、フライングキャパシタ１が第２の経路で充電されることとなる。このとき、スイッチＳ０がＯＮされているので、フライングキャパシタ１の容量はコンデンサＣ０とコンデンサＣ１とが並列接続される容量となる。なお、Ｖｃ１ｎ計測７（Ｖｃ１ｐ計測１１を含む）の期間（充電期間）をＶ０計測５の期間ｔ１と同じ期間とするのは、Ｖｃ１ｎ計測７（Ｖｃ１ｐ計測１１を含む）とＶ０計測５とでフライングキャパシタ１の充放電特性を同じとするためである。従って、Ｖｃ１ｎ計測７の期間はｔ１に限定されることはなく、他の期間であってもよいが、直前のＶ０計測５の期間又はＶｃ１ｐ計測１１の期間と同じ期間が好ましい。
【００６１】
次に、Ｖｃ１ｎ計測７の期間ｔ１が経過した後に、放電８の期間（計測を含む）として、スイッチＳ１がＯＦＦされ、この後にスイッチＳ３がＯＮされる。これにより、第４の経路が形成され、所定期間ｔ２の間に、フライングキャパシタ１に充電された電圧が放電されると共に、スイッチＳ３がＯＮされた初期において、抵抗Ｒ３，Ｒ５で分圧された電圧がマイコン３で計測され、Ｖｃ１ｎ計測７の計測電圧Ｖｃ１ｎとして保持される。
【００６２】
この放電８の期間ｔ２が経過した後に、スイッチＳ３，Ｓ４がそれぞれＯＦＦされる。この後に、再度、Ｖ０ｆ計測１３と該Ｖ０ｆ計測１３に続く計測及び放電１４が行われる。また、前述と同様にして、計測電圧Ｖ０ｆが計測され、該計測電圧Ｖ０ｆに基づいて式８の演算により、直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓが演算される。
【００６３】
この放電１４の期間ｔ４が経過した後に、スイッチＳ３，Ｓ４がＯＦＦされる。その後に、再度、前述するＶ０計測５と該Ｖ０計測５に続く計測及び放電６と同様にして、Ｖ０計測９及び該Ｖ０計測９に続く計測及び放電１０が行われ、Ｖ０計測９に対応する計測電圧Ｖ０が計測され、保持される。
【００６４】
次に、Ｖ０計測９に対応する放電１０の期間ｔ２が経過した後に、スイッチＳ３，Ｓ４がそれぞれＯＦＦされる。この後に、再度、Ｖ０ｆ計測１３と該Ｖ０ｆ計測１３に続く計測及び放電１４が行われる。ここで、前述と同様にして、計測電圧Ｖ０ｆが計測され、該計測電圧Ｖ０ｆに基づいて、前述の式８の演算により、直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓが演算される。
【００６５】
この放電１４の期間ｔ４が経過した後に、スイッチＳ４がＯＦＦされ、その後に、Ｖｃ１ｐ計測１１として、スイッチＳ０がＯＮされた後に、Ｖ０計測５と同じ所定期間ｔ１の間、スイッチＳ２がＯＮされる。これにより、高圧＋から地絡抵抗Ｒｐを介してアースに至ると共に、該アースから抵抗Ｒ５、ダイオードＤ２、フライングキャパシタ１、及び抵抗Ｒ２を介して高圧−に至る第３の経路が形成され、期間ｔ１の間、フライングキャパシタ１が第３の経路で充電されることとなる。このとき、スイッチＳ０がＯＮされているので、フライングキャパシタ１の容量はコンデンサＣ０とコンデンサＣ１とが並列接続される容量となる。なお、Ｖｃ１ｐ計測１１の期間はｔ１に限定されることはなく、他の期間であってもよいが、Ｖｃ１ｎ計測７と同様に、直前のＶ０計測９の期間又はＶｃ１ｎ計測７の期間と同じ期間とすることが好ましい。
【００６６】
次に、Ｖｃ１ｐ計測１１の期間ｔ１が経過した後に、計測及び放電１２の期間として、スイッチＳＳ２がＯＦＦされ、この後にスイッチＳ４がＯＮされる。これにより、第４の経路が形成され、所定期間ｔ２の間に、フライングキャパシタ１に充電された電圧が放電されると共に、スイッチＳ４がそれぞれＯＮされた初期において、抵抗Ｒ３，Ｒ５で分圧された電圧がＶｃ１ｐ計測１１の計測電圧Ｖｃ１ｐとして、マイコン３で計測される。
【００６７】
この後に、Ｖ０計測５，９における計測電圧Ｖ０、Ｖｃ１ｎ計測７における計測電圧Ｖｃ１ｎ、及びＶｃ１ｐ計測１１における計測電圧Ｖｃ１ｐと基づいて、マイコン３において、下記の式９により、Ｖｃ１ｎ＋Ｖｃ１ｐとＶ０との比率が演算され、該演算結果に基づいてテーブルデータを参照して、地絡抵抗Ｒｐと地絡抵抗Ｒｎとに応じて形成される地絡抵抗ＲＬ、すなわち地絡抵抗Ｒｐと地絡抵抗Ｒｎとが合成された地絡定ＲＬが算出される。
（Ｖｃ１ｎ＋Ｖｃ１ｐ）／Ｖ０  ・・・  （式９）
【００６８】
なお、Ｖｃ１ｎ計測７の後の計測及び放電８の期間において、この計測及び放電８の期間に計測された計測電圧Ｖｃ１ｎと、Ｖ０計測５の後の計測及び放電６の期間に計測された計測電圧Ｖ０とに基づいて、Ｖｃ１ｎ／Ｖ０を演算しておく。次に、Ｖｃ１ｐ計測１１の後の計測及び放電１２の期間において、この計測及び放電１２の期間に計測された計測電圧Ｖｃ１ｐと、Ｖ０計測９の後の計測及び放電１０の期間に計測された計測電圧Ｖ０とに基づいて、Ｖｃ１ｐ／Ｖ０を演算し、このＶｃ１ｐ／Ｖ０の演算結果と演算しておいたＶｃ１ｎ／Ｖ０の演算結果とを加算し、該加算結果に基づいてテーブルデータを参照して、合成された地絡定ＲＬを算出する構成であってもよい。
【００６９】
以上に説明したＶ０計測５からＶ０ｆ計測１３に対応する放電１４までのコンデンサＣ１の充電と、該コンデンサＣ１に充電された電圧の計測及び放電並びに演算とを繰り返すことによって、順次、リアルタイムに直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓと地絡抵抗ＲＬとの算出、すなわち直流電源の出力電圧の監視及び地絡の発生並びに絶縁の状態を上位の制御装置に出力することができる。
【００７０】
また、図２（１）の計測動作においては、計測電圧Ｖ０ｆの絶対値精度及び推定出力電圧Ｖ０ｆｓの絶対値精度が高いＶ０ｆ計測１３を高い頻度で計測できるので、直流電源を構成する各バッテリーセルの電圧をモニタする電池監視ユニットの総電圧を監視する電圧センサを本実施形態の絶縁検出装置で兼用することが可能である。
【００７１】
（Ｖ０ｆ計測の繰り返し）
次に、図２（ｂ）に基づいて、Ｖ０ｆ計測及び該Ｖ０ｆ計測に続く放電（計測を含む）のみを連続して繰り返し、直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓを算出する場合の動作について説明する。ただし、図２（ｂ）に示すＶ０ｆ計測１３及び放電１４は、前述する図２（ａ）示すＶ０ｆ計測１３及び放電１４と同様の動作及び演算を行う。
【００７２】
図２（ｂ）に示すように、まず、Ｖ０ｆ計測１３として、スイッチＳ０がＯＦＦされた後に、所定期間ｔ３の間、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＮされる。これにより、第１の経路が形成され、期間ｔ３の間、フライングキャパシタ１が直流電源の電圧で充電される。このＶ０ｆ計測１３では、前述するように、フライングキャパシタ１の容量はコンデンサＣ０と容量となり、さらには、このコンデンサＣ０の容量をフル充電（略フル充電を含む）するために十分な期間ｔ３で、コンデンサＣ０のみとなったフライングキャパシタ１を充電する。
【００７３】
次に、Ｖ０ｆ計測１３の期間ｔ３が経過した後に、放電１４の期間（電圧Ｖ０ｆの計測を含む）として、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＦＦされ、この後にスイッチＳ３，Ｓ４が所定期間ｔ４の間それぞれＯＮされる。これにより、第４の経路が形成され、マイコン３によって、計測電圧Ｖ０が計測され、前述する式８に基づいて、計測された計測電圧Ｖ０ｆから直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓを演算する。
【００７４】
以上に説明したＶ０ｆ計測１３と該Ｖ０ｆ計測１３に対応する放電１４とを繰り返すことによって、短時間で複数回の電圧Ｖ０ｆの計測及び直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓの演算が可能となる。
【００７５】
このとき、前述するように、Ｖ０ｆ計測１３ではコンデンサＣ０の容量のみとなるフライングキャパシタ１をフル充電させる構成となっており、計測電圧Ｖ０ｆの絶対値精度及び直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓの絶対値精度が高くできる。従って、図２（ｂ）の計測動作においても、計測電圧Ｖ０ｆの絶対値精度及び推定出力電圧Ｖ０ｆｓの絶対値精度を高くできるので、直流電源を構成する各バッテリーセルの電圧をモニタする電池監視ユニットの総電圧を監視する電圧センサを本実施形態の絶縁検出装置で兼用することが可能である。
【００７６】
（Ｖ００計測、Ｖｃ０１ｎ計測、Ｖｃ０１ｐ計測）
次に、図２（ｃ）に基づいて、スイッチＳ０をＯＦＦさせてコンデンサＣ０のみのフライングキャパシタ１とした場合における直流電源の出力電圧と地絡抵抗ＲＬの検出とを行う動作について説明する。ただし、図２（ａ）に示すＶｃ０１ｎ計測１５、Ｖ００計測１７、Ｖｃ０１ｐ計測１９、及び放電１６，１８，２０は、フライングキャパシタ１がコンデンサＣ０で形成される構成、及びコンデンサＣ０の容量に対応した期間ｔ５〜ｔ８を除く他の構成は従来の絶縁検出装置と同様である。従って、以下の説明では、フライングキャパシタ１の容量及び該容量に対応したＶｃ０１ｎ計測１５、Ｖ００計測１７、Ｖｃ０１ｐ計測１９、及び放電１６，１８，２０の各期間について、詳細に説明する。
【００７７】
図２（ｃ）に示す動作では、まず、Ｖｃ０１ｎ計測１５として、スイッチＳ０がＯＦＦであり、所定期間ｔ５の間、スイッチＳ１，Ｓ４がそれぞれＯＮされ、スイッチＳ２，Ｓ３はそれぞれＯＦＦされる。これにより、第２の経路が形成され、期間ｔ５の間、フライングキャパシタ１を形成するコンデンサＣ０のみが、当該第２の経路で充電される。
【００７８】
次に、このＶｃ０１ｎ計測１５の期間ｔ５が経過した後に、放電１６の期間（計測を含む）として、スイッチＳ１がＯＦＦされ、この後にスイッチＳ３がＯＮされる。これにより、第４の経路が形成され、所定期間ｔ６の間に、コンデンサＣ０のみの容量となるフライングキャパシタ１に充電された電圧が０Ｖまで放電されると共に、スイッチＳ３がＯＮされた初期において、抵抗Ｒ３，Ｒ５で分圧された電圧がマイコン３で計測され、Ｖｃ０１ｎ計測１５の計測電圧Ｖｃ０１ｎとして保持される。
【００７９】
このＶｃ０１ｎ計測１５及び放電１６においては、各期間ｔ５，ｔ６はコンデンサＣ０の容量のフライングキャパシタ１の充放電させるための期間となる。従って、コンデンサＣ０よりも容量の大きいコンデンサＣ１を充放電するための期間ｔ１，ｔ２よりも短い（小さい）期間となる。
【００８０】
次に、放電１６の期間ｔ６が経過した後に、スイッチＳ３，Ｓ４がそれぞれＯＦＦされる。その後に、Ｖ００計測１７として、スイッチＳ０がＯＦＦの状態において、所定期間ｔ７の間、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＮされる。これにより、第１の経路が形成され、期間ｔ７の間、フライングキャパシタ１を形成するコンデンサＣ０のみが、当該第１の経路で充電される。
【００８１】
次に、このＶ００計測１７の期間ｔ７が経過した後に、放電１８の期間（計測を含む）として、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＦＦされ、この後にスイッチＳ３，Ｓ４がそれぞれＯＮされる。これにより、第４の経路が形成され、所定期間ｔ８の間に、コンデンサＣ０のみの容量となるフライングキャパシタ１に充電された電圧が放電されると共に、スイッチＳ３，Ｓ４がＯＮされた初期において、抵抗Ｒ３，Ｒ５で分圧された電圧がマイコン３で計測され、Ｖ００計測１７の計測電圧Ｖ００として保持される。
【００８２】
このＶ００計測１７及び放電１８においても、各期間ｔ７，ｔ８はコンデンサＣ０の容量のフライングキャパシタ１の充放電させるための期間となるので、Ｖｃ０１ｎ計測１５及び放電１６と同様に、図２（ａ）に示す期間ｔ１，ｔ２よりも短い期間となる。
【００８３】
次に、放電１８の期間ｔ８が経過した後に、スイッチＳ４がＯＦＦされる。その後に、Ｖｃ０１ｐ計測１９として、スイッチＳ０がＯＦＦの状態において、所定期間ｔ５の間、スイッチＳＳ２がＯＮされる。これにより、第３の経路が形成され、期間ｔ５の間、フライングキャパシタ１を形成するコンデンサＣ０のみが、当該第３の経路で充電される。
【００８４】
次に、このＶｃ０１ｐ計測１９の期間ｔ５が経過した後に、放電２０の期間（計測を含む）として、スイッチＳ２がＯＦＦされ、この後にスイッチＳ４がＯＮされる。これにより、第４の経路が形成され、所定期間ｔ６の間に、コンデンサＣ０のみの容量となるフライングキャパシタ１に充電された電圧が０Ｖまで放電されると共に、スイッチＳ４がＯＮされた初期において、抵抗Ｒ３，Ｒ５で分圧された電圧がマイコン３で計測され、Ｖｃ０１ｐ計測１９の計測電圧Ｖｃ０１ｐとして保持される。
【００８５】
この後に、前述したＶ００計測１７における計測電圧Ｖ００、Ｖｃ０１ｎ計測１５における計測電圧Ｖｃ０１ｎ、及びＶｃ０１ｐ計測１９における計測電圧Ｖｃ０１ｐと基づいて、マイコン３において、下記の式１０により、Ｖｃ０１ｎ＋Ｖｃ０１ｐとＶ００との比率が演算され、該演算結果に基づいてテーブルデータを参照して、地絡抵抗Ｒｐと地絡抵抗Ｒｎとが合成された地絡定ＲＬが算出される。
（Ｖｃ０１ｎ＋Ｖｃ０１ｐ）／Ｖ００  ・・・  （式１０）
ここで、Ｖｃ０１ｐ計測１９及び放電２０の期間は、期間ｔ５，ｔ６となるので、期間ｔ１，ｔ２よりも短い（小さい）期間となる。
【００８６】
このように、図２（ｃ）に示す動作は、期間ｔ１，ｔ２よりも短い期間ｔ５〜ｔ８のＶｃ０１ｎ計測１５、Ｖ００計測１７、及びＶｃ０１ｐ計測１９と、放電１６，１８，２０とを、それぞれ繰り返す動作となる。
【００８７】
従って、スイッチＳ０をＯＮさせた場合のＶ０計測、Ｖｃ１ｎ計測、及びＶｃ１ｐ計測とその放電を繰り返す計測よりも、図２（ｃ）に示す動作は高速に合成された地絡抵抗ＲＬの算出が可能となる。
【００８８】
その結果、車両の始動時（イグニッションのＯＮ直後の期間）等の短時間での異常の検知が必要な場合において、速やかに監視を行うことが可能となる。すなわち、当該計測モードは、車両の始動時（イグニッションのＯＮ直後の期間）の直流電源の出力電圧及び地絡抵抗ＲＬの監視に好適である。例えば、コンデンサＣ０の容量が０．１〜０．３μＦ、コンデンサＣ１の容量が１μＦ程度の場合、スイッチＳ０がＯＮの場合のＶ０計測とその後の放電との期間で、前述するＶｃ０１ｎ計測１５から放電２０までが可能となる。すなわち、直流電源の出力電圧の計測と地絡抵抗ＲＬの計測とが完了できるので、非常に有効である。
【００８９】
以上説明したように、本実施形態の絶縁検出装置では、フライングキャパシタ１は、少なくとも２つのコンデンサＣ０，Ｃ１からなり、一方のコンデンサＣ１はスイッチＳ０を介して他方のコンデンサＣ０に並列接続される構成となっている。また、コンデンサＣ１の容量は従来のフライングキャパシタの容量と同様の容量（例えば、１μＦ）であり、コンデンサＣ０の容量はコンデンサＣ１の容量以下の容量（好適には、０．１〜０．３μＦ程度）となっている。さらには、スイッチＳ０のＯＮ／ＯＦＦは、他のスイッチＳ１〜Ｓ４と同様に、マイコン３からの図示しないスイッチ制御出力により制御される構成となっている。すなわち、マイコン３からの制御出力によるスイッチＳ０のＯＮ／ＯＦＦにより、コンデンサＣ０のみでフライングキャパシタ１を構成する場合と並列接続されるコンデンサＣ０，Ｃ１でフライングキャパシタ１を構成する場合とによって、フライングキャパシタ１の容量が可変制御される構成となっている。
【００９０】
従って、少ないフライングキャパシタ容量での計測すなわちフライングキャパシタ１の充放電に要する時間が短い計測と、大きいフライングキャパシタ容量での計測すなわちフライングキャパシタ１の充放電に要する時間が長いが計測精度がよい計測とを組み合わせた計測が可能となる。
【００９１】
その結果、状況に応じて、短時間での直流電源の出力電圧の計測及び地絡抵抗ＲＬの計測と、高精度での直流電源の出力電圧の計測及び地絡抵抗ＲＬの計測とが容易に切り替えできるという効果を得ることができ、絶縁検出装置の機能及び性能を向上させることができる。また、短時間かつ高精度で直流電源の出力電圧の計測ができるという効果を得ることもできる。
【００９２】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００９３】
Ｓ１〜Ｓ４  スイッチ
Ｄ１〜Ｄ３  ダイオード
Ｃ０，Ｃ１  コンデンサ
Ｒ１〜Ｒ５  抵抗
Ｒｐ，Ｒｎ  地絡抵抗
１  フライングキャパシタ
２  サンプルアンドホールド回路
３  マイコン
４，５  Ｙコン
【図１】
2015197406.tif 000003
【図２】
2015197406.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月16日(2015.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の絶縁検出装置は、例えば、２００Ｖ（ボルト）以上の高圧の図示しない直流電源の正極に接続される電源線（図中に高圧＋で示す）と、負極に接続される電源線（図中に高圧−で示す）にそれぞれ接続されている。このとき、直流電源の正極に接続される電源線はスイッチ（第１のスイッチ）Ｓ１の一端に接続され、負極に接続される電源線はスイッチ（第２のスイッチ）Ｓ２の一端に接続されている。この構成により、直流電源の正極に接続される電源線とアースとの間に形成される仮想的な地絡抵抗Ｒｐと、負極に接続される電源線とアースとの間に形成される仮想的な地絡抵抗Ｒｎとに応じて形成される合成された地絡抵抗ＲＬを計測すると共に、直流電源の正極と負極との間の電圧である出力電圧を計測する構成となっている。ただし、直流電源の正極に接続される電源線とアース等との間に形成される仮想的な容量であるＹコン４と、直流電源の正極に接続される電源線とアース等との間に形成される仮想的な容量であるＹコン５とが、それぞれ形成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
まず、図１において、スイッチＳ０がＯＦＦであり、かつスイッチＳ１〜Ｓ４もＯＦＦの場合、Ｙコン４，５のみが高圧＋又は高圧−（直流電源）により充電され、このＹコン４，５に所定の電荷Ｑが蓄えられている。また、フライングキャパシタ１（コンデンサＣ０）は放電後であり、コンデンサＣ０に蓄えられる電荷は０（ゼロ）である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
この式７から明らかなように、コンデンサＣ０の容量Ｃ０が小さく、例えば、Ｙコン４，５と同程度の容量Ｃｙの場合には、スイッチＳ０がＯＦＦ時では、式７はＶａ／Ｖｂ＝（１２×Ｃ０）／（２×Ｃ０）＝６となり、Ｙコン４から移動した電荷によるフライングキャパシタ１の初期の電圧が、スイッチ０のＯＮ時の６倍にもなってしまうこととなる。なお、スイッチＳ２，Ｓ３をＯＮさせる第３の経路においても、同様である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
このように、フライングキャパシタ１の電荷を全て０（ゼロ）に放電させた後であっても、当該フライングキャパシタ１の容量が小さい場合には、容量が大きい場合よりも、スイッチＳ１，Ｓ４のＯＮに伴ってＹコン４から移動する電荷によるフライングキャパシタ１の初期の電圧が高くなってしまう。その結果、フライングキャパシタ１に初期の電圧よりも低い電圧が印加された場合には、初期の電圧がフライングキャパシタ１への印加電圧として計測され、初期の電圧よりも低い印加電圧がマスクされてしまうこととなる。このＹコン４，５から移動される電荷による影響は、前述する式７から明らかなように、フライングキャパシタ１の容量が大きい場合よりも、容量が小さい場合に顕著となってしまう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
また、コンデンサＣ０は容量が小さいので、コンデンサＣ１に比較して、高精度かつ高安定のコンデンサを用いることが容易となる。このような高精度かつ高安定のコンデンサを用いることにより、後述するＶ０ｆ計測におけるフル充電をしない計測とした場合であっても、計測精度の高い計測が可能となる。ただし、コンデンサＣ０としては、高精度かつ高安定のコンデンサを用いない構成であっても、前述する効果を得ることは可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
次に、図２に本実施形態の絶縁検出装置における計測動作を説明するための図を示し、以下、図２に基づいてフライングキャパシタ容量を切り替えた場合の動作を説明する。ただし、図２（ａ）はスイッチＳ０をＯＮさせて直流電源の電圧及び地絡抵抗ＲＬを計測する動作とスイッチＳ０をＯＦＦさせると共にコンデンサＣ０をフル充電させて直流電源の電圧を計測する動作とを組み合わせた場合の計測動作を示す図である。図２（ｂ）はスイッチＳ０をＯＦＦさせると共にコンデンサＣ０をフル充電させて直流電源の電圧を計測する場合の計測動作を示す図である。図２（ｃ）はスイッチＳ０をＯＦＦさせて直流電源の電圧及び地絡抵抗ＲＬを計測する場合の計測動作を示す図である。ただし、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示す計測は、連続して繰り返される計測の一部を示すものである。また、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示す計測を、適宜、組み合わせた計測としてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
次に、Ｖ０計測５の期間ｔ１が経過した後に、計測及び放電６の期間として、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＦＦされ、この後にスイッチＳ３，Ｓ４が所定期間ｔ２の間それぞれＯＮされる。これにより、フライングキャパシタ１の一端側（図１中の上側、正極側）からダイオードＤ３、抵抗Ｒ３、及び抵抗Ｒ５を介してアースに至ると共に、フライングキャパシタ１の他端側（図１中の下側，負極側）から抵抗Ｒ４を介してアースに至る第４の経路が形成され、所定期間ｔ２の間に、フライングキャパシタ１に充電された電圧が放電されることとなる。なお、計測及び放電６の期間では、スイッチＳ０のＯＮが維持される構成であり、期間ｔ２は、期間ｔ１で充電された電圧が０Ｖ（ゼロボルト）まで放電されるために十分な期間、充電時定数τ×５ｓ程度が好ましい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
次に、放電６の期間ｔ２が経過した後に、スイッチＳ３，Ｓ４がそれぞれＯＦＦされる。この後に、Ｖ０ｆ計測１３として、スイッチＳ０がＯＦＦされた後に、所定期間ｔ３の間、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＮされる。これにより、再度、高圧＋からダイオードＤ１、抵抗Ｒ１、フライングキャパシタ１、及び抵抗Ｒ２を介して、高圧−に至る第１の経路が形成され、期間ｔ３の間、フライングキャパシタ１が直流電源の電圧で充電されることとなる。このとき、スイッチＳ０がＯＦＦされているので、フライングキャパシタ１の容量はコンデンサＣ０の容量となる。また、Ｖ０ｆ計測１３においては、コンデンサＣ０の容量をフル充電（略フル充電を含む）するために十分な期間ｔ３で、コンデンサＣ０のみとなったフライングキャパシタ１を充電する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
なお、Ｖ０ｆ計測１３においても、式８に基づいて、Ｖ０ｆ計測での計測電圧Ｖ０ｆと推定出力電圧Ｖ０ｆｓとの関係を予めテーブルデータとして格納しておき、計測電圧Ｖ０ｆに基づいてテーブルデータを参照して推定出力電圧Ｖ０ｆｓを算出する構成であってもよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
次に、Ｖｃ１ｐ計測１１の期間ｔ１が経過した後に、計測及び放電１２の期間として、スイッチＳ２がＯＦＦされ、この後にスイッチＳ４がＯＮされる。これにより、第４の経路が形成され、所定期間ｔ２の間に、フライングキャパシタ１に充電された電圧が放電されると共に、スイッチＳ４がＯＮされた初期において、抵抗Ｒ３，Ｒ５で分圧された電圧がＶｃ１ｐ計測１１の計測電圧Ｖｃ１ｐとして、マイコン３で計測される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
この後に、Ｖ０計測５，９における計測電圧Ｖ０、Ｖｃ１ｎ計測７における計測電圧Ｖｃ１ｎ、及びＶｃ１ｐ計測１１における計測電圧Ｖｃ１ｐと基づいて、マイコン３において、下記の式９により、Ｖｃ１ｎ＋Ｖｃ１ｐとＶ０との比率が演算され、該演算結果に基づいてテーブルデータを参照して、地絡抵抗Ｒｐと地絡抵抗Ｒｎとに応じて形成される地絡抵抗ＲＬ、すなわち地絡抵抗Ｒｐと地絡抵抗Ｒｎとが合成された地絡抵抗ＲＬが算出される。
（Ｖｃ１ｎ＋Ｖｃ１ｐ）／Ｖ０  ・・・  （式９）
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
なお、Ｖｃ１ｎ計測７の後の計測及び放電８の期間において、この計測及び放電８の期間に計測された計測電圧Ｖｃ１ｎと、Ｖ０計測５の後の計測及び放電６の期間に計測された計測電圧Ｖ０とに基づいて、Ｖｃ１ｎ／Ｖ０を演算しておく。次に、Ｖｃ１ｐ計測１１の後の計測及び放電１２の期間において、この計測及び放電１２の期間に計測された計測電圧Ｖｃ１ｐと、Ｖ０計測９の後の計測及び放電１０の期間に計測された計測電圧Ｖ０とに基づいて、Ｖｃ１ｐ／Ｖ０を演算し、このＶｃ１ｐ／Ｖ０の演算結果と演算しておいたＶｃ１ｎ／Ｖ０の演算結果とを加算し、該加算結果に基づいてテーブルデータを参照して、合成された地絡抵抗ＲＬを算出する構成であってもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
また、図２（ａ）の計測動作においては、計測電圧Ｖ０ｆの絶対値精度及び推定出力電圧Ｖ０ｆｓの絶対値精度が高いＶ０ｆ計測１３を高い頻度で計測できるので、直流電源を構成する各バッテリーセルの電圧をモニタする電池監視ユニットの総電圧を監視する電圧センサを本実施形態の絶縁検出装置で兼用することが可能である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
図２（ｂ）に示すように、まず、Ｖ０ｆ計測１３として、スイッチＳ０がＯＦＦされた後に、所定期間ｔ３の間、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＮされる。これにより、第１の経路が形成され、期間ｔ３の間、フライングキャパシタ１が直流電源の電圧で充電される。このＶ０ｆ計測１３では、前述するように、フライングキャパシタ１の容量はコンデンサＣ０の容量となり、さらには、このコンデンサＣ０の容量をフル充電（略フル充電を含む）するために十分な期間ｔ３で、コンデンサＣ０のみとなったフライングキャパシタ１を充電する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
次に、Ｖ０ｆ計測１３の期間ｔ３が経過した後に、放電１４の期間（電圧Ｖ０ｆの計測を含む）として、スイッチＳ１，Ｓ２がそれぞれＯＦＦされ、この後にスイッチＳ３，Ｓ４が所定期間ｔ４の間それぞれＯＮされる。これにより、第４の経路が形成され、マイコン３によって、計測電圧Ｖ０ｆが計測され、前述する式８に基づいて、計測された計測電圧Ｖ０ｆから直流電源の推定出力電圧Ｖ０ｆｓを演算する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
（Ｖ００計測、Ｖｃ０１ｎ計測、Ｖｃ０１ｐ計測）
次に、図２（ｃ）に基づいて、スイッチＳ０をＯＦＦさせてコンデンサＣ０のみのフライングキャパシタ１とした場合における直流電源の出力電圧と地絡抵抗ＲＬの検出とを行う動作について説明する。ただし、図２（ｃ）に示すＶｃ０１ｎ計測１５、Ｖ００計測１７、Ｖｃ０１ｐ計測１９、及び放電１６，１８，２０は、フライングキャパシタ１がコンデンサＣ０で形成される構成、及びコンデンサＣ０の容量に対応した期間ｔ５〜ｔ８を除く他の構成は従来の絶縁検出装置と同様である。従って、以下の説明では、フライングキャパシタ１の容量及び該容量に対応したＶｃ０１ｎ計測１５、Ｖ００計測１７、Ｖｃ０１ｐ計測１９、及び放電１６，１８，２０の各期間について、詳細に説明する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
このＶ００計測１７及び放電１８においても、各期間ｔ７，ｔ８はコンデンサＣ０の容量のフライングキャパシタ１を充放電させるための期間となるので、Ｖｃ０１ｎ計測１５及び放電１６と同様に、図２（ａ）に示す期間ｔ１，ｔ２よりも短い期間となる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
次に、放電１８の期間ｔ８が経過した後に、スイッチＳ４がＯＦＦされる。その後に、Ｖｃ０１ｐ計測１９として、スイッチＳ０がＯＦＦの状態において、所定期間ｔ５の間、スイッチＳ２がＯＮされる。これにより、第３の経路が形成され、期間ｔ５の間、フライングキャパシタ１を形成するコンデンサＣ０のみが、当該第３の経路で充電される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
この後に、前述したＶ００計測１７における計測電圧Ｖ００、Ｖｃ０１ｎ計測１５における計測電圧Ｖｃ０１ｎ、及びＶｃ０１ｐ計測１９における計測電圧Ｖｃ０１ｐと基づいて、マイコン３において、下記の式１０により、Ｖｃ０１ｎ＋Ｖｃ０１ｐとＶ００との比率が演算され、該演算結果に基づいてテーブルデータを参照して、地絡抵抗Ｒｐと地絡抵抗Ｒｎとが合成された地絡抵抗ＲＬが算出される。
（Ｖｃ０１ｎ＋Ｖｃ０１ｐ）／Ｖ００  ・・・  （式１０）
ここで、Ｖｃ０１ｐ計測１９及び放電２０の期間は、期間ｔ５，ｔ６となるので、期間ｔ１，ｔ２よりも短い（小さい）期間となる。