(57)【要約】  本発明の目的は、通常の測定を行いつつ、分圧器の状態を診断し、信頼性を向上させることである。本発明に係る電圧検出装置は、検知部の電圧を第１分圧値に分圧するための第１抵抗体と、前記第１分圧値を第２分圧値に分圧するための第２抵抗体とスイッチング素子により構成されるテストパターン挿入回路部と、を備え、前記テストパターン挿入回路部は、前記第１分圧値と同電位の接続点に接続され、前記スイッチング素子が導通したときの前記第２分圧値に基づき、前記第１抵抗体の状態を検知する。
2016017309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知部の電圧を第１分圧値に分圧するための第１抵抗体と、
前記第１分圧値を第２分圧値に分圧するための第２抵抗体とスイッチング素子により構成されるテストパターン挿入回路部と、を備え、
前記テストパターン挿入回路部は、前記第１分圧値と同電位の接続点に接続され、
前記スイッチング素子が導通したときの前記第２分圧値に基づき、前記第１抵抗体の状態を検知する電圧検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧検知装置であって、 
前記第２抵抗体は、前記スイッチング素子と電気的に直列に接続される電圧検知装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電圧検知装置であって、 
前記テストパターン回路部による前記第１抵抗体の状態に関する情報を含む検知信号を変換するバッファ回路部と、 
前記バッファ回路部からの信号に基づき演算する演算回路部と、を備え 
前記テストパターン回路部は、前記バッファ回路部に対して前記検知部に近い側に電気的に接続される電圧検知装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電圧検知装置であって、 
前記バッファ回路部と前記演算回路部とを繋ぐ第１フィルタ回路及び第２フィルタ回路を備え、 
前記第１フィルタ回路は、前記テストパターン回路部の信号を抑制するように設けられ、 
前記第２フィルタ回路は、前記テストパターン回路部の信号を前記演算回路部に伝達させるように構成される電圧検知装置。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載のいずれかの電圧検知装置であって、 
前記検知部が過電圧を検知する過電圧検知回路部を備え、 
前記テストパターン回路部は、一方の端子が前記第１分圧値と同電位の接続点に接続されるとともに他方の端子が電源回路部に接続され、 
前記過電圧検知回路部は、前記テストパターン回路部により昇圧された前記検知部の電圧値に基づき過電圧を検知する電圧検知装置。
【請求項６】
請求項１ないし４に記載のいずれかの電圧検知装置であって、 
前記テストパターン回路部は、前記検知部の正極側に接続される第１テストパターン回路部と、前記検知部の負極側に接続される第２テストパターン回路部と、により構成され、 
前記第１テストパターン回路部は、一方の端子が前記第１分圧値と同電位の接続点に接続されるとともに他方の端子が接地され、 
前記第２テストパターン回路部は、一方の端子が前記第１分圧値と同電位の接続点に接続されるとともに他方の端子が接地され、 
さらに前記第２テストパターン回路部は、前記第１テストパターン回路部のパルスとは極性の異なるパルスを出力する電圧検知装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電圧検知装置であって、 
前記第１テストパターン回路部及び前記第２テストパターン回路部は、負極側パルスが正極側パルスを包含するように駆動する電圧検知装置。
【請求項８】
検知部の電圧を第１分圧値に分圧するための第１抵抗体と、
前記第１分圧値を第２分圧値に分圧するための第２抵抗体とスイッチング素子により構成されるテストパターン挿入回路部と、を備え、
前記テストパターン挿入回路部は、前記第１抵抗体と基準電位の間に接続され、
前記スイッチング素子を非導通としたときの前記第２分圧値に基づき、前記第１抵抗体の状態を検知する電圧検知装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電圧検知装置であって、
前記第２抵抗体は、前記スイッチング素子と電気的に並列に接続される電圧検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧検出装置に係り、特に直流高電圧を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置は、直流電源から供給された直流電力を回転電機などの交流電気負荷に供給するための交流電力に変換する機能、あるいは回転電機により発電された交流電力を直流電源に供給するための直流電力に変換する電力変換機能を備えている。この電力変換機能を果たすため、電力変換装置はスイッチング素子を有するインバータ回路を有しており、スイッチング素子が導通動作や遮断動作を繰り返すことにより直流電力から交流電力へあるいは交流電力から直流電力への電力変換を行う。【０００３】
電力変換の電力制御を行うために、直流電源側の電圧値を検出する必要があり、一般に電圧値の計測機能が電力変換装置に内蔵される。なお、電力制御の指令は制御対象となる高電圧系とは絶縁された低電圧系の制御回路が演算する。【０００４】
従来の直流高電圧検出方法では、直列多段に分圧器を接続して低圧系の制御回路で計測可能な電圧に変換するようにしている。サージによる抵抗器の劣化等によって抵抗値が変化すると、分圧後の電圧も変化してしまい、正確な測定が出来なくなる。正確な直流高電圧検出が出来なくなると、モータ制御が不安定になることやパワーモジュールやコンデンサモジュールの故障の要因となることが懸念されるため、分圧器の異常診断機能を有することが望ましい。【０００５】
直流高電圧検出回路の異常診断方式としては、電流センサでの電流測定値から直流電圧値の変動予測値を演算し、実際の直流電圧測定値と比較する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながらこの方式では直流高電圧検出回路のどの部分が故障しているかを判定することが困難であり、故障個所によるバックアップ動作を適切に行うことが困難である。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１７７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、通常の測定を行いつつ、分圧器の状態を診断し、信頼性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る電圧検出装置は、検知部の電圧を第１分圧値に分圧するための第１抵抗体と、前記第１分圧値を第２分圧値に分圧するための第２抵抗体とスイッチング素子により構成されるテストパターン挿入回路部と、を備え、前記テストパターン挿入回路部は、前記第１分圧値と同電位の接続点に接続され、前記スイッチング素子が導通したときの前記第２分圧値に基づき、前記第１抵抗体の状態を検知する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、分圧器の状態を診断し、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０を備えた電圧検知装置の回路ブロック図である。
【図２】他の実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０を備えた電圧検知装置の回路ブロック図である。
【図３】他の実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０を備えた電圧検知装置の回路ブロック図である。
【図４】他の実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０を備えた電圧検知装置の回路ブロック図である。
【図５】他の実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０を備えた電圧検知装置の回路ブロック図である。
【図６（ａ）】本実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０のうち第１抵抗体５００のケース電位側と並列にテストパターン挿入回路５１０を有する構成である。
【図６（ｂ）】本実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０のうち第１抵抗体５００のケース電位側に直列にテストパターン挿入回路５１０を有する構成である。
【図７】テストパターン挿入回路５１０及び５１１の駆動させた場合の第５波形図である。
【図８】テストパターン挿入回路５１０及び５１１の駆動させた場合の第１波形図である。
【図９】テストパターン挿入回路５１０及び５１１の駆動させた場合の第２波形図である。
【図１０】テストパターン挿入回路５１０及び５１１の駆動させた場合の第３波形図である。
【図１１】テストパターン挿入回路５１０及び５１１の駆動させた場合の第４波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０を備えた電圧検知装置の回路ブロック図である。
【００１３】
直流電源１０は、電力変換装置の直流側に接続され、電力変換装置が交流電気負荷を駆動する場合には電力を供給し、交流電気負荷が発電する場合には電力変換装置を介して充電される。
【００１４】
遮断装置１１は、直流電源１０と電力変換装置の間に挿入され、システム停止時や異常時に、直流電源１０と電力変換装置を遮断する。
【００１５】
コンデンサモジュール７０は、電力変換装置の直流側に接続され、電力変換装置の動作によって発生する直流電圧変動を平滑化する。
【００１６】
検知対象電位（正極）１２は、インバータの直流高電圧部の正極電位である。第１分圧値６１０は、検知対象電位１２を第１抵抗体５００によって分圧された電圧である。図１に示される第１分圧値６１０は、スイッチング素子５３０が導通していない状態での電圧を示す。
【００１７】
第２分圧値６２０は、検知対象電位１２を第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０によって分圧した電圧である。図１に示される第２分圧値６２０は、スイッチング素子５３０が導通している状態での電圧をさす。
【００１８】
ケース電位１４は、マイクロコンピュータ等により構成される演算部である制御回路（不図示）の基準となる（シャシー）電位である。
【００１９】
第１抵抗体５００は、検知対象電位１２をケース電位１４を基準とする第１分圧値６１０に分圧するための分圧抵抗である。
【００２０】
第２抵抗体５２０は、第１抵抗体５００を診断する場合に第１抵抗体５００と合成分圧抵抗を形成する。また第２抵抗体５２０は、第１抵抗体５００と合成分圧抵抗を形成することによって検知対象電位１２をケース電位１４を基準とする第２分圧値６２０に分圧するための抵抗である。
【００２１】
スイッチング素子５３０は、第１抵抗体５００を診断する場合に導通することによって第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０を合成させるためのスイッチである。
【００２２】
テストパターン挿入回路５１０は、第２抵抗体５２０とスイッチング素子５３０とから構成される。テストパターン挿入回路５１０は、第１抵抗体５００を診断する場合にスイッチング素子５３０を導通させることによって第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０を合成させる。またテストパターン挿入回路５１０は、第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０を合成させることによって第２分圧値６２０を生成するための回路である。
【００２３】
検知対象電位（負極）１３、第１抵抗体５０１、テストパターン挿入回路５１１、第２抵抗体５２１、スイッチング素子５３１、第１分圧値６１１、第２分圧値６２１に関しても同様である。
【００２４】
バッファ４０は、正極側である第１分圧値６１０あるいは第２分圧値６２０を正極側の分圧電圧６０として、演算回路４２とマイコン４５へ供給するボルテージフォロアである。
【００２５】
バッファ４１は、負極側である第１分圧値６１１あるいは第２分圧値６２１を負極側の分圧電圧６１として、演算回路４２と演算回路４３へ供給するボルテージフォロアである。
【００２６】
演算回路４３は、ケース電位１４に対して負電圧となっている負極側の分圧電圧６１をケース電位１４を基準に反転し、負極電圧反転検知信号６３を出力する。
【００２７】
演算回路４２は、正極側の分圧電圧６０と負極側の分圧電圧６１の差動をとって直流高電圧の正極負極間の分圧電圧６２を演算する。
【００２８】
演算回路４４は、予め設定した過電圧しきい値に対して正極負極間の分圧電圧６２の過電圧判定を実施し、過電圧検知信号６４を出力する。
【００２９】
マイコン４５に対して、直流高電圧正極側の分圧電圧６０を直接Ａ／Ｄ変換ポートに入力したり、演算回路４２の演算結果つまり正極負極間の分圧電圧６２をＡ／Ｄ変換ポートに入力したり、演算回路４３の演算結果つまり負極電圧反転検知信号６３をＡ／Ｄ変換ポートに入力する。
【００３０】
マイコン４５は、入力された各演算結果をもとに、電力変換用の制御信号を生成し、直流高電圧のケースへのリークを検知する。また、マイコン４５に対して演算回路４４の演算結果である過電圧検知信号６４を汎用デジタルポートに入力し、過電圧と判定された場合には電力変換動作を停止するようにマイコン４５が制御信号を調整する。
【００３１】
さらに、マイコン４５は汎用デジタル出力ポート（非図示）からスイッチング素子５３０とスイッチング素子５３１の導通状態を切り替える指令を出す。
【００３２】
図６（ａ）は、本実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０のうち第１抵抗体５００のケース電位側と並列にテストパターン挿入回路５１０を有する構成である。
【００３３】
第１抵抗体５００は、検知対象電位１２を基準電位１４を基準とする第１分圧値６１０に分圧するための分圧抵抗である。第１分圧値６１０は、モータを制御するマイコン４５に内蔵されたＡ／Ｄ変換器に入力され、モータを制御するための制御定数として使用される。
【００３４】
テストパターン挿入回路５１０は、第２抵抗体５２０とスイッチング素子５３０から構成され、スイッチング素子５３０を導通させることによって第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０を合成させ、第２分圧値６２０を生成する。
【００３５】
スイッチング素子５３０を導通していない場合は第１抵抗体５００だけが検知対象電位１２を分圧する抵抗となり、分圧電圧は第１分圧値６１０となる。以後、スイッチング素子５３０が導通している状態を診断状態、スイッチング素子５３０が導通していない状態を非診断状態とする。
【００３６】
本実施形態によると、第１抵抗体５００の抵抗値と第２抵抗体５２０の抵抗値から正常状態における第１分圧値６１０と第２分圧値６２０の比率を一意に計算することができる。第１抵抗体５００の抵抗値に異常が発生した場合の第１分圧値６１０と第２分圧値６２０の比率は、正常状態における第１分圧値６１０と第２分圧値６２０の比率とは異なった値となる（数１及び数２参照）。
【００３７】
（数１）  スイッチング素子５３０非導通時：  R2 / (R1+R2)
（数２）  スイッチング素子５３０導通時：  (R2//R3) / (R1+R2//R3) 
第１分圧値６１０と第２分圧値６２０をマイコンのＡ／Ｄ変換器に入力し、比率を演算する。この比率が第１抵抗体５００の抵抗値と第２抵抗体５２０の抵抗値で決まる比率と異なる場合、第１抵抗体５００を異常と診断することが出来る。（あるいは第１分圧値６１０を元に第２分圧値６２０を推定しておき、測定した第２分圧値６２０と比較しても良い。）
これにより、第１抵抗体５００の抵抗値異常を診断することが可能となり、電圧検知装置の測定信頼性が向上する。
【００３８】
なお、図１に示されるバッファ回路部４０は、第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０からなる分圧回路と後段の演算回路４０やマイコン４５を分離するための回路である。バッファ回路部４０の入力インピーダンスが分圧回路の抵抗値に比べて無視できるくらい大きいと仮定すると、バッファ回路部４０後段の回路に関係なく、バッファ回路部４０前段の回路定数のみで分圧値を計算できる。テストパターン挿入回路５１０をバッファ回路部４０の前段に配置することにより、第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０の合成抵抗が形成され、前記の手法により第１抵抗体５００の抵抗値異常を診断することが可能となる。
【００３９】
一般に直流高電圧の正極負極間の分圧電圧６２が交流電気負荷を駆動するパラメータとして使用され、直流高電圧正極側の分圧電圧６０と負極電圧反転検知信号６３は直流高電圧のケースへのリーク検知などの診断目的で使用される。以下では正極負極間の分圧電圧６０に影響を与えずに分圧器の状態を診断する方法について説明する。
【００４０】
図１に示された構成において、Ｒ１Ｐ＝Ｒ１Ｎ＝Ｒ１、Ｒ２Ｐ＝Ｒ２Ｎ＝Ｒ２、Ｒ３Ｐ＝Ｒ３Ｎ＝Ｒ３、バッファ回路４０及び４１と演算回路４２のゲインを１とする。また、スイッチング素子５３０、５３１の導通状態のＯＮ抵抗と非導通状態のリーク電流、バッファ４０、４１や演算回路４２のリーク電流は無視できるものとする。加えて、直流高電圧とケース電位の間には本構成以外のリークは発生していないものとする。スイッチング素子５３０を導通させてスイッチング素子５３１を非導通とさせた場合、直流高電圧１０と正極負極間の分圧電圧６２の比率Ｋ０は数３で表せる。
【００４１】
（数３）
2016017309.tif 000003
【００４２】
ここで、Ｒ１＞＞Ｒ２、Ｒ１＞＞Ｒ３であるとき、つまりスイッチング素子５３０、６３０の状態を変化させても、ケース電位１４と直流高電圧の電位の相関の違いが十分に小さいと考えられるときは、直流高電圧１０と正極側の分圧電圧６０の比率Ｋ１は数４で、直流高電圧１０と負極側の分圧電圧６１の比率Ｋ２は数５で表せる。
（数４）
2016017309.tif 000004
（数５）
2016017309.tif 000005
【００４３】
一方、スイッチング素子５３０を非導通とさせてスイッチング素子５３１を導通させた場合は、直流高電圧１０と正極側の分圧電圧６０の比率がＫ２となり、直流高電圧１０と負極側の分圧電圧６１の比率がＫ１となる。
【００４４】
スイッチング素子５３０とスイッチング素子５３１のどちらか一方を導通、もう一方を非導通とする動作を入れ替えても、正極負極間の分圧電圧６２はＫ１＋Ｋ２で常に一定となるため、交流電気負荷への駆動に影響を与えない。
【００４５】
また、比率Ｋ１、Ｋ２は回路定数で一意に決定されるため、スイッチング素子５３０の状態を切り替えることによる正極側の分圧電圧６０の変動がその比率に則っているかをマイコン４５で診断することが第１抵抗体５００の診断となる。同様にスイッチング素子５３１の状態の切り替えることによる負極側反転検知信号６３の電圧変動を観測することで第２抵抗体が可能となる。
【００４６】
Ｒ１＞＞Ｒ２、Ｒ１＞＞Ｒ３の条件下ではＫ０＝Ｋ１＋Ｋ２とみなすことができるが、厳密には異なる。使用する条件によっては直流高電圧１０とケース電位１４の相関関係にも注意して検討する必要がある。
【００４７】
図８は、テストパターン挿入回路５１０及び５１１の駆動させた場合の第１波形図である。図８の上段の波形は、図１に示される正極側の分圧電圧６０の波形であり、ここでの通常分圧値はスイッチング素子５３０が導通状態である時の電圧値である。
【００４８】
図８の中段の波形は、図１に示される負極側の分圧電圧６１の波形であり、ここでの通常分圧値はスイッチング素子５３１が導通状態である時の電圧値である。図８の下段の波形は、図８の上段の波形と中段の波形を合成した波形を示す。
【００４９】
演算回路４２なし４４及びマイコン４５は、電圧検知回路で測定した電圧と予め設定した任意の過電圧検知しきい値を比較することによって過電圧を検出する回路である。テストパターン挿入回路５１０及び５１１によって分圧比を変化させる（あるいは所定の電圧を注入する）ことで、実電圧（通常分圧値）が過電圧検知レベルに達していなくとも測定電圧を過電圧検知レベルに到達させることができる。これにより、実際に過電圧の状態にすることなく、過電圧検知回路が正常に動作しているかを確認することができる。
【００５０】
図９は、テストパターン挿入回路５１０及び５１１の駆動させた場合の第２波形図である。
【００５１】
第１テストパターン回路部は直流高電圧の正極と基準電位の間の電圧を分圧する回路に接続し、正極側検知回路の分圧値を変化させる回路である。
【００５２】
第２テストパターン回路部は直流高電圧の負極と基準電位の間の電位を分圧する回路に接続し、負極側検知回路の分圧値を変化させる回路である。
【００５３】
例えば、第１テストパターン回路部によって正極側検知回路の分圧値絶対値が小さくなるように変化させるとき、第２テストパターン回路部によって負極側検知回路の分圧値絶対値が大きくなるように変化させる。変化量が同じとなるように第１テストパターン回路の抵抗値と第２テストパターン回路の抵抗値を設定しておくことで、テストパターン挿入時の正極側検知結果と負極側検知結果の差動演算値がテストパターン挿入前と同じとなり、差動演算結果に影響を与えない診断を可能とする。 
図１０は、テストパターン挿入回路５１０及び５１１の駆動させた場合の第３波形図である。図１１は、テストパターン挿入回路５１０及び５１１の駆動させた場合の第４波形図である。
【００５４】
第１テストパターン回路からテストパターンを挿入してから、第１テストパターン回路からのテストパターン挿入が分圧値に反映されるまでの動作遅延相当の時間をおいてから第２テストパターン回路からテストパターンを挿入し、第２テストパターン回路からのテストパターン挿入を解除してから、第２テストパターン回路のテストパターン解除が分圧値に反映されるまでの動作遅延相当の時間をおいてから第１テストパターン回路からのテストパターンを解除する。
【００５５】
こうすることで、分圧値絶対値を小さくするように作用する挿入回路の出力が変化しきる前に分圧値絶対値を大きくするように作用する挿入回路の出力が変化して差動演算値が高い値になることを抑制し、テストパターン挿入による過電圧検知の誤検知を防止することができる。
【００５６】
図２は、他の実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０を備えた電圧検知装置の回路ブロック図である。図１と同じ図面番号を付した構成は、同様な機能を有するので、説明を省略する。
【００５７】
フィルタ回路４６は、正極側の分圧電圧６０からテストパターン挿入回路５１０によって発生する高周波成分を除去してマイコン４５へ供給する。フィルタ回路４７は、正極側の分圧電圧６０からテストパターン挿入回路５１０による変動を透過し、それより高周波となる成分は除去してマイコン４５へ供給する。
【００５８】
フィルタ回路４８は、負極電圧反転検知信号６３からテストパターン挿入回路６１０によって発生する高周波成分を除去してマイコン４５へ供給する。フィルタ回路４９は、負極電圧反転検知信号６３からテストパターン挿入回路６１０による変動を透過し、それより高周波となる成分は除去してマイコン４５へ供給する。
【００５９】
図７は、テストパターン挿入回路５１０及び５１１の駆動させた場合の第５波形図である。第１フィルタ回路４６は、テストパターン挿入回路５１０より挿入されるパルスが後段のマイコン４５（あるいは演算回路４２ないし４４）で検出されない状態に減衰するフィルタ定数を設定したフィルタ回路である。
【００６０】
第２フィルタ回路４７は、テストパターン挿入回路５１０より挿入されるパルスを後段のマイコン（あるいは演算回路）で検出できる状態で透過するフィルタ定数を設定したフィルタ回路である。
【００６１】
これにより、テストパターンを挿入した際に、挿入しない場合と変化ない値と挿入することによって変化した値を同時に測定することができる。
【００６２】
図３は、他の実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０を備えた電圧検知装置の回路ブロック図である。
【００６３】
検知対象電位（正極）１２は、インバータの直流高電圧部の正極電位である。第１分圧値６１０は、検知対象電位１２を第１抵抗体５００によって分圧した電圧である。図３の構成ではスイッチング素子５３０が導通している状態での電圧をさす。
【００６４】
第２分圧値６２０は、検知対象電位１２を第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０によって分圧した電圧である。図３の構成ではスイッチング素子５３０が導通していない状態での電圧をさす。
【００６５】
ケース電位１４は、制御回路の基準となる（シャシー）電位である。第１抵抗体５００は、検知対象電位１２をケース電位１４を基準とする第１分圧値６１０に分圧するための分圧抵抗である。第２抵抗体５２０は、第１抵抗体５００を診断する場合に第１抵抗体５００と合成分圧抵抗を形成する。第２抵抗体５２０は、第１抵抗体５００と合成分圧抵抗を形成することによって検知対象電位１２をケース電位１４を基準とする第２分圧値６２０に分圧するための抵抗である。
【００６６】
スイッチング素子５３０は、第１抵抗体５００を診断する場合に非導通とすることによって第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０を合成させるためのスイッチである。
【００６７】
テストパターン挿入回路５１０は、第２抵抗体５２０とスイッチング素子５３０構成される。テストパターン挿入回路５１０は、第１抵抗体５００を診断する場合にスイッチング素子５３０を非導通とすることによって第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０を合成させる。またテストパターン挿入回路５１０は、第１抵抗体５００と第２抵抗体５２０を合成させることによって第２分圧値６２０を生成するための回路である。なお、第１抵抗体５００を診断する場合にスイッチング素子５３０を導通させ、非診断時に非導通とすることも可能である。
【００６８】
検知対象電位（負極）１３、第１抵抗体５０１、テストパターン挿入回路５１１、第２抵抗体５２１、スイッチング素子５３１、第１分圧値６１１、第２分圧値６２１に関しても同様である。
【００６９】
図３の構成において、Ｒ１Ｐ＝Ｒ１Ｎ＝Ｒ１、Ｒ２Ｐ＝Ｒ２Ｎ＝Ｒ２、Ｒ３Ｐ＝Ｒ３Ｎ＝Ｒ３、バッファ４０、４１と演算回路４２のゲインを１とする。また、スイッチング素子５３０、５３１の導通状態のＯＮ抵抗と非導通状態のリーク電流、バッファ４０、４１や演算回路４２のリーク電流は無視できるものとする。加えて、直流高電圧とケース電位の間には本構成以外のリークは発生していないものとする。スイッチング素子５３０を導通させてスイッチング素子５３１を非導通とさせた場合、直流高電圧１０と正極負極間の分圧電圧６２の比率Ｋ３は数６で表せる。
【００７０】
（数６）
2016017309.tif 000006
【００７１】
ここで、Ｒ１＞＞Ｒ２、Ｒ１＞＞Ｒ３であるとき、つまりスイッチング素子５３０、５３１の状態を変化させても、ケース電位１４と直流高電圧の電位の相関の違いが十分に小さいと考えられるときは、直流高電圧１０と正極側の分圧電圧６０の比率Ｋ４は数７で、直流高電圧１０と負極側の分圧電圧６１の比率Ｋ５は数８で表せる。
【００７２】
（数７）
2016017309.tif 000007
（数８）
2016017309.tif 000008
【００７３】
一方、スイッチング素子５３０を非導通とさせてスイッチング素子５３１を導通させた場合は、直流高電圧１０と正極側の分圧電圧６０の比率がＫ５となり、直流高電圧１０と負極側の分圧電圧６１の比率がＫ４となる。
【００７４】
スイッチング素子５３０とスイッチング素子５３１のどちらか一方を導通、もう一方を非導通とする動作を入れ替えても、正極負極間の分圧電圧６２はＫ４＋Ｋ５で常に一定となるため、交流電気負荷への駆動に影響を与えない。
【００７５】
また、比率Ｋ４、Ｋ５は回路定数で一意に決定されるため、スイッチング素子５３０の状態を切り替えることによる正極側の分圧電圧６０の変動がその比率に則っているかをマイコン４５で診断することが第１抵抗体５００の診断となる。同様にスイッチング素子５３１の状態の切り替えることによる負極側反転検知信号６３の電圧変動を観測することで第２抵抗体が可能となる。
【００７６】
図６（ｂ）は、本実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０のうち第１抵抗体５００のケース電位側に直列にテストパターン挿入回路５１０を有する場合の構成である。図６（ａ）と図６（ｂ）とで同じ番号を付した構成は、同じ機能を有する回路素子である。
【００７７】
図６（ｂ）の実施形態によると、第１抵抗体５００の抵抗値と第２抵抗体５２０の抵抗値から正常状態における第１分圧値６１０と第２分圧値６２０の比率を一意に計算することができる。第１抵抗体５００の抵抗値に異常が発生した場合の第１分圧値６１０と第２分圧値６２０の比率は、正常状態における第１分圧値６１０と第２分圧値６２０の比率とは異なった値となる（数９と数１０参照）。
【００７８】
（数９）スイッチング素子５３０非導通時：  (R2+R3) / (R1+R2+R3)
（数１０）スイッチング素子５３０導通時：  R2 / (R1+R2)
第１分圧値６１０と第２分圧値６２０をマイコンのＡ／Ｄ変換器に入力し、比率を演算する。この比率が第１抵抗体５００の抵抗値と第２抵抗体５２０の抵抗値で決まる比率と異なる場合、第１抵抗体５００を異常と診断することが出来る。
【００７９】
これにより、第１抵抗体５００の抵抗値異常を診断することが可能となり、電圧検知装置の測定信頼性が向上する。
【００８０】
図４は、他の実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０を備えた電圧検知装置の回路ブロック図である。図４において、スイッチング素子５３０による動作は図３と、スイッチング素子５３１による動作は図１や図２と同様である。
【００８１】
図４の構成において、Ｒ１Ｐ＝Ｒ１Ｎ＝Ｒ１、Ｒ２Ｐ＝Ｒ２Ｎ＝Ｒ２、バッファ４０、４１と演算回路４２のゲインを１とする。また、スイッチング素子５３０、５３１の導通状態のＯＮ抵抗と非導通状態のリーク電流、バッファ４０、４１や演算回路４２のリーク電流は無視できるものとする。加えて、直流高電圧とケース電位の間には本構成以外のリークは発生していないものとする。
【００８２】
通常時はスイッチング素子５３０を導通、スイッチング素子５３１を非導通とさせることで、直流高電圧１０と正極負極間の分圧電圧６２の比率Ｋ６を数１１の状態とする。
（数１１）
2016017309.tif 000009
【００８３】
ここで、Ｒ１＞＞Ｒ２、Ｒ１＞＞Ｒ３Ｐ、Ｒ１＞＞Ｒ３Ｎであるとする。スイッチング素子５３０を導通から非導通、スイッチング素子５３１を導通から非導通と同時に切り替えた際に、正極負極間の分圧電圧６２が変化しない条件は、数１２で与えられる。
（数１２）
2016017309.tif 000010
【００８４】
数１２が成立するようにＲ３ＰとＲ３Ｎの抵抗値を決定することで、スイッチング素子５３０を導通から非導通、スイッチング素子５３１を導通から非導通と切り替えた場合でも正極負極間の分圧電圧６２は変化せず、交流電気負荷への駆動に影響を与えずに正極側の第１抵抗体５００および負極側の第１抵抗体５０１の診断を実施できる。
【００８５】
図５は、他の実施形態に係るテストパターン挿入回路５１０を備えた電圧検知装置の回路ブロック図である。図２と同じ図面番号を付した構成は、同様な機能を有するので、説明を省略する。
【００８６】
図５は正極側のテストパターン挿入回路５１０の接続先をケース電位１４ではなく、任意の内部電源とした例である。通常はスイッチング素子５３０を非導通としておき、導通状態とすることで電圧が注入され、正極側の分圧電圧６０を高くすることができる。こうすることで直流高電圧を印加せずとも後段のバッファや演算回路を診断することも可能となる。
【符号の説明】
【００８７】
１０…直流電源、１１…遮断装置、１２…検知対象電位、１３…検知対象電位、１４…ケース電位、１５…任意の内部電源、４０…バッファ回路、４１…バッファ回路、４２…演算回路、４３…演算回路、４４…演算回路、４５…マイコン、４６…フィルタ回路、４７…フィルタ回路、４８…フィルタ回路、４９…フィルタ回路、６０…正極側の分圧電圧、６１…負極側の分圧電圧、６２…正極負極間の分圧電圧、６３…負極電圧反転検知信号、６４…過電圧検知信号、７０…コンデンサモジュール、５００…第１抵抗体、５０１…第１抵抗体、５１０…テストパターン挿入回路、５１１…テストパターン挿入回路、５２０…第２抵抗体、５２１…第２抵抗体、５３０…スイッチング素子、５３１…スイッチング素子、６１０…第１分圧値、６１１…第１分圧値、６２０…第２分圧値、６２１…第２分圧値
【図１】
2016017309.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2016017309.tif 000015
【図６（ａ）】
2016017309.tif 000016
【図６（ｂ）】
2016017309.tif 000017
【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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【国際調査報告】
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