(57)【要約】  コンデンサ（Ｃ１）は、インピーダンス素子（Ｒ１）の出力端子と、車両のシャシと絶縁されて前記車両に搭載された蓄電部（３）との間に接続される。地絡判定部（１３）は、インピーダンス素子（Ｒ１）とコンデンサ（Ｃ１）の接続点電圧のピークピーク値に基づく検出値が、蓄電部（３）と車両のシャシ間の絶縁抵抗（Ｒ２）が許容される最小値の状態における接続点電圧のピークピーク値をもとに設定された第１基準値以下であり、蓄電部（３）と車両のシャシが完全地絡した状態における接続点電圧のピークピーク値をもとに設定された第２基準値以上のとき、地絡が発生していると判定する。
2018074394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の交流電圧が印加されるインピーダンス素子と、
前記インピーダンス素子の出力端子と、車両のシャシと絶縁されて前記車両に搭載された蓄電部との間に接続されるコンデンサと、
前記インピーダンス素子と前記コンデンサの接続点電圧のピークピーク値に基づく検出値をもとに、前記蓄電部の地絡の有無を判定する地絡判定部と、を備え、
前記地絡判定部は、前記検出値が、前記蓄電部と前記車両のシャシ間の絶縁抵抗が許容される最小値の状態における前記接続点電圧のピークピーク値をもとに設定された第１基準値以下であり、前記蓄電部と前記車両のシャシが完全地絡した状態における前記接続点電圧のピークピーク値をもとに設定された第２基準値以上のとき、地絡が発生していると判定することを特徴とする地絡検出装置。
【請求項２】
前記接続点電圧から高周波成分を除去し、オフセットを調整するフィルタ部と、
前記フィルタ部から入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換して前記地絡判定部に出力するＡ／Ｄ変換部と、をさらに備え、
前記地絡判定部は、
前記接続点の交流電圧の、単位周期における区間積分値の平均値、単位周期における最大値と最小値の平均値、または所定期間における移動平均値を算出し、
前記検出値が前記第１基準値以下で前記第２基準値以上であり、かつ前記平均値が前記Ａ／Ｄ変換部の入力電圧範囲の中心値と実質的に等しいとき、地絡が発生していると判定することを特徴とする請求項１に記載の地絡検出装置。
【請求項３】
前記地絡判定部は、前記検出値が前記第１基準値以下で前記第２基準値以上であり、かつ前記平均値が前記Ａ／Ｄ変換部の入力電圧範囲の中心値と実質的に等しい状態が、所定時間継続したとき、地絡が発生していると判定することを特徴とする請求項２に記載の地絡検出装置。
【請求項４】
車両に搭載された走行用の蓄電部と、
前記蓄電部と前記車両のシャシ間の地絡を検出する請求項１から３のいずれかに記載の地絡検出装置と、
を備えることを特徴とする蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された蓄電部の地絡を検出するための地絡検出装置、及び蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池車の普及が拡大している。それらの車両には補機バッテリの他に駆動用バッテリ（トラクションバッテリ）が搭載される。駆動用バッテリは、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池を複数直列に接続して高電圧化される。一般的に１００〜４００Ｖの駆動用バッテリが多く使用されている。【０００３】
駆動用バッテリは感電や発火を防止するため、シャシと絶縁した状態で搭載される必要がある。例えば駆動用バッテリが漏電している状態で、乗員、サービスマン、救助隊員等が車両の漏電により通電される露出導電部に触れると感電する危険がある。【０００４】
駆動用バッテリを搭載した車両には通常、駆動用バッテリとシャシとの間の絶縁状態を監視する仕組みが導入されている。絶縁状態の監視方式の主なものに、正極や負極ラインからシャシに流れる電流のアンバランスを検出する非絶縁方式、商用電源系統で多く使用されているクランプ方式、カップリングコンデンサで直流電流を遮断する絶縁方式がある。現在、カップリングコンデンサを用いた絶縁方式（例えば、特許文献１参照）が主流となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７４５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
カップリングコンデンサを用いた絶縁方式では、車両からのノイズがカップリングコンデンサを経由して検出回路に流入し易いため、検出回路の応答性を下げる必要がある。応答性を下げるためには、カップリングコンデンサの容量を大きくしたり、検出回路の前段にローパスフィルタを接続する必要がある。【０００７】
カップリングコンデンサの車両側の端子電位が変動することにより、カップリングコンデンサの検出側の端子電位が、検出回路の入力電圧範囲から外れることがある。車両側の端子電位が大きく変動した場合、検出回路の応答性を下げているため、カップリングコンデンサの検出側の端子電位が、検出回路の入力電圧範囲に復帰するまでに時間がかかる。従って地絡が発生してから、地絡の発生を確定するまでに時間を要していた。地絡の有無は基本的に検出点の電圧振幅をもとに判定されるが、検出点の電圧が検出回路の入力電圧範囲から外れた状態では、地絡の有無を正確に判定することが困難になる。【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、地絡の有無を短時間で高精度に判定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の地絡検出装置は、所定の交流電圧が印加されるインピーダンス素子と、前記インピーダンス素子の出力端子と、車両のシャシと絶縁されて前記車両に搭載された蓄電部との間に接続されるコンデンサと、前記インピーダンス素子と前記コンデンサの接続点電圧のピークピーク値に基づく検出値をもとに、前記蓄電部の地絡の有無を判定する地絡判定部と、を備える。前記地絡判定部は、前記検出値が、前記蓄電部と前記車両のシャシ間の絶縁抵抗が許容される最小値の状態における前記接続点電圧のピークピーク値をもとに設定された第１基準値以下であり、前記蓄電部と前記車両のシャシが完全地絡した状態における前記接続点電圧のピークピーク値をもとに設定された第２基準値以上のとき、地絡が発生していると判定する。【００１０】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、地絡の有無を短時間で高精度に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄電システムを説明するための図である。
【図２】比較例に係る地絡判定方法の流れを示すフローチャートである。
【図３】実施例に係る地絡判定方法の流れを示すフローチャートである。
【図４】漏電抵抗が１０ｋΩのときのシミュレーション結果を示す図である。
【図５】漏電抵抗が１００ｋΩのときのシミュレーション結果を示す図である。
【図６】漏電抵抗が１０００ｋΩのときのシミュレーション結果を示す図である。
【図７】漏電抵抗が３０００ｋΩのときのシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１を説明するための図である。蓄電システム１は車両用電源システムであり、ハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池車などの走行用モータを備える車両に搭載される。蓄電システム１は車両内において、補機用の１２Ｖ系の二次電池（通常、鉛電池が使用される）と別に設けられる。蓄電システム１は、蓄電部３、管理装置（不図示）、地絡検出装置２を備える。
【００１４】
蓄電部３は複数のセルＳ１〜Ｓｎが直列接続されて構成される。セルＳ１〜Ｓｎには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を用いることができる。なお、直列接続されたセルＳ１〜Ｓｎを、複数並列に接続して容量を増加させることもできる。
【００１５】
管理装置（不図示）は、蓄電部３に含まれる複数のセルＳ１〜Ｓｎの電圧、電流、温度を監視し、過電圧、不足電圧、過電流、温度異常などの異常が発生した場合、電流路に挿入された遮断スイッチ（不図示）をターンオフして蓄電部３を保護する。また管理装置は、複数のセルＳ１〜ＳｎのＳＯＣ(State Of Charge)管理、ＳＯＨ（State Of Health）管理、均等化制御などを行う。
【００１６】
インバータ４は、蓄電部３とモータ５の間に接続される双方向インバータである。インバータ４は力行時、蓄電部３から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５に供給する。回生時、モータ５から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電部３に供給する。モータ５には例えば、三相交流同期モータが使用される。モータ５は力行モードでは、インバータ４から供給される電力をもとに回転し、車両を走行させる。回生モードでは、車両の減速エネルギーにもとづく回転により発電し、インバータ４を介して蓄電部３を充電する。
【００１７】
一般的に、車両内において１２Ｖ系の補機バッテリ（不図示）は、その負極が車両のシャシに直結された状態で設置される。一方、高圧のトラクションバッテリはシャシと絶縁された状態で設置される。高圧のトラクションバッテリとシャシが導通した状態で、人が車両の露出導電部に触れると感電の危険がある。そこで高圧のトラクションバッテリを搭載した車両では、地絡検出装置２を搭載して、トラクションバッテリとシャシとの間の絶縁状態を常時監視する必要がある。
【００１８】
地絡検出装置２は、制御部１０、第１ローパスフィルタ２０、分圧抵抗Ｒ１、カップリングコンデンサＣ１及びフィルタ部３０を備える。制御部１０はマイクロコントローラで実現でき、局部発振器１１、Ａ／Ｄ変換器１２及び地絡判定部１３を含む。フィルタ部３０は、第２ローパスフィルタ３１及びハイパスフィルタ３２を含む。本実施の形態では、第１ローパスフィルタ２０、第２ローパスフィルタ３１及びハイパスフィルタ３２をそれぞれアクティブフィルタで構成する例を想定する。
【００１９】
地絡検出装置２の電源は１２Ｖ系の補機バッテリから供給される。第１ローパスフィルタ２０、第２ローパスフィルタ３１及びハイパスフィルタ３２の電源端子にはそれぞれ、補機バッテリの給電ラインから１２Ｖが印加される。制御部１０の電源端子には、１２Ｖからスイッチングレギュレータ（不図示）により降圧された５Ｖが印加される。第１ローパスフィルタ２０、第２ローパスフィルタ３１、ハイパスフィルタ３２及び制御部１０のグラウンド端子はシャシに接続される。
【００２０】
局部発振器１１は、所定の周波数の矩形波を生成して出力する。第１ローパスフィルタ２０は、局部発振器１１から入力される矩形波を正弦波に整形する。電圧振幅のピークピーク値Ｖｐ−ｐは、制御部１０の電源電圧（５Ｖ）より低い電圧に設定される必要がある。本実施の形態では、電圧振幅のピークピーク値Ｖｐ−ｐが４Ｖ、周波数が２．５Ｈｚの正弦波に整形する例を想定する。
【００２１】
分圧抵抗Ｒ１の入力端子は第１ローパスフィルタ２０の出力端子と接続され、分圧抵抗Ｒ１の出力端子はカップリングコンデンサＣ１の一方の端子に接続される。カップリングコンデンサＣ１の他方の端子は、蓄電部３の負極端子に接続される。蓄電部３の負極端子とシャシ間には、大きな漏電抵抗Ｒ２が仮想的に接続されているとみなすことができる。なお、カップリングコンデンサＣ１の他方の端子は、蓄電部３の負極端子に限定されず蓄電部３の所定の１箇所に接続されれば良い。
【００２２】
カップリングコンデンサＣ１は、地絡検出装置２と蓄電部３間の直流成分を遮断する。本実施の形態では、２．５μＦのコンデンサを使用する例を想定する。分圧抵抗Ｒ１、カップリングコンデンサＣ１及び漏電抵抗Ｒ２は分圧回路を構成する。
【００２３】
局部発振器１１及び第１ローパスフィルタ２０により生成された交流電圧は、分圧抵抗Ｒ１の入力端子に印加される。分圧抵抗Ｒ１とカップリングコンデンサＣ１の接続点Ｎ１（以下、検出点Ｎ１という）に、第２ローパスフィルタ３１の入力端子が接続される。第２ローパスフィルタ３１の出力端子はハイパスフィルタ３２の入力端子に接続され、ハイパスフィルタ３２の出力端子は、Ａ／Ｄ変換器１２の入力端子に接続される。
【００２４】
第２ローパスフィルタ３１は、接続点Ｎ１の電圧の高周波成分を除去する。ハイパスフィルタ３２は、第２ローパスフィルタ３１の出力電圧を、Ａ／Ｄ変換器１２の入力電圧範囲に合わせるためのオフセット調整を行う。本実施の形態ではＡ／Ｄ変換器１２の入力電圧範囲は０〜５Ｖであるため、ハイパスフィルタ３２は、第２ローパスフィルタ３１の出力電圧の中心値（オフセット値）が２．５Ｖになるようレベルシフトする。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器１２は、フィルタ部３０から入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換して地絡判定部１３に出力する。地絡判定部１３は、入力されるデジタル値をもとに、蓄電部３とシャシ間の地絡の有無を判定する。地絡が発生している場合、地絡判定部１３はＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内ネットワークを介して車両側のＥＣＵ(Electronic Control Unit)に、地絡発生を示すアラート信号を出力する。
【００２６】
蓄電部３がシャシから理想的に絶縁されている場合、蓄電部３の中間電圧はシャシグラウンドの電圧近辺に維持される。例えば、蓄電部３の両端電圧が４００Ｖの場合、蓄電部３の正極電圧が＋２００Ｖ近辺、負極電圧が−２００Ｖ近辺に維持される。
【００２７】
ここで、蓄電部３とシャシ間の絶縁が破壊され、漏電抵抗Ｒ２が１００ｋΩに低下した状態を考える。この状態において、人が車体の露出導電部に触れると人体に約４ｍＡの電流が流れる可能性がある。一般に、人体の最小感知電流は１ｍＡ、人体に生理的な悪影響を及ぼさない最大許容電流は５ｍＡであると言われている。以下、本明細書では１ｍＡのマージンをとり、最大許容電流を４ｍＡとする例を考える。この場合、漏電抵抗Ｒ２が１００ｋΩまでの低下は許容される。漏電抵抗Ｒ２が１００ｋΩ未満に低下した場合、地絡と判定する。即ち、漏電抵抗Ｒ２が１００ｋΩ以上の漏電は、地絡検出において無視して考える。
【００２８】
漏電抵抗Ｒ２が許容最小値（本実施の形態では１００ｋΩ）のときの検出点電圧のピークピーク値（本実施の形態では２．２Ｖ）を第１基準値として、地絡判定部１３が予め保持する。地絡判定部１３は基本的な判定処理として、実際に計測される検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが、第１基準値以下のとき地絡が発生していると判定し、第１基準値を超えるとき地絡が発生していないと判定する。上記分圧回路では、漏電抵抗Ｒ２が低下するほど検出点Ｎ１の電圧振幅が小さくなるため、検出点Ｎ１の電圧を監視することにより、地絡の有無を判定することができる。
【００２９】
上記の例のように蓄電部３の両端電圧が４００Ｖで、蓄電部３がシャシから理想的にフローティングされている場合、カップリングコンデンサＣ１は、検出点Ｎ１の電圧と、蓄電部３の負極の電圧（−２００Ｖ）との電圧差に応じた電荷を蓄える。蓄電部３の正極側がシャシと導通した場合、蓄電部３の正極電圧が０Ｖ、負極電圧が−４００Ｖに遷移する。一方、蓄電部３の負極側がシャシと導通した場合、蓄電部３の正極電圧が＋４００Ｖ、負極電圧が０Ｖに遷移する。
【００３０】
蓄電部３の正極側がシャシと導通した場合、カップリングコンデンサＣ１の車両側の端子電圧が−２００Ｖから−４００Ｖに急低下する。これにより、カップリングコンデンサＣ１の検出側の端子電圧である検出点Ｎ１の電圧が−２００Ｖ近辺まで引っ張られる。これにより、検出点Ｎ１の電圧が第２ローパスフィルタ３１の入力電圧範囲（本実施の形態では、０〜１２Ｖ）から外れる。この状態では、ハイパスフィルタ３２により加算されるオフセット電圧（本実施の形態では２．５Ｖ）がそのまま定電圧でＡ／Ｄ変換器１２に入力される。この場合、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐは略０Ｖになるため、地絡判定部１３は地絡が発生していると判定してしまう。
【００３１】
しかしながら上記の判定処理は、検出点Ｎ１の電圧が−２００Ｖ近辺まで引っ張られたことに起因して地絡発生と判定しており、実際に漏電抵抗Ｒ２が１００ｋΩ未満に低下しているか否かを正確に反映した判定結果ではない。
【００３２】
カップリングコンデンサＣ１の車両側の端子電圧が−２００Ｖから−４００Ｖに急低下した後、カップリングコンデンサＣ１の充電が完了すると、カップリングコンデンサＣ１の検出側の端子電圧は、２．５Ｖ付近に復帰する。従って、カップリングコンデンサＣ１の充電が完了する時間を超えて、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが第１基準値以下の状態が継続すれば、漏電抵抗Ｒ２が１００ｋΩ未満に低下したことを確定できる。本実施の形態では、この地絡を確定するまでの時間として１０秒を想定する。この時間は、カップリングコンデンサＣ１の車両側の端子電圧の急変動に対して、カップリングコンデンサＣ１の検出側の端子電圧が正常に戻るまでの最大時間をもとに設定される時間である。
【００３３】
カップリングコンデンサＣ１の充電時間は、カップリングコンデンサＣ１の容量を小さくすれば短くすることができる。しかしながら、カップリングコンデンサＣ１の容量を小さくすると、蓄電部３の電位変動の影響を検出側が受けやすくなる。蓄電部３の内部抵抗は、蓄電部３を流れる電流により変動する。トラクションバッテリ用途では、車速や路面状況などにより電流が頻繁に変動するため、走行中は蓄電部３の負極電位も絶えず変動している。この電位変動により地絡判定部１３が誤判定しないように、カップリングコンデンサＣ１の容量を大きくし、第２ローパスフィルタ３１を追加して、検出点電圧のＳ／Ｎ比を向上させている。その結果、地絡発生を確定するまでに長い時間を要することになる。
【００３４】
以下、この地絡発生を確定するまでに必要な時間を短くする方法を考える。蓄電部３とシャシが完全地絡（漏電抵抗Ｒ２が０Ωの状態で地絡）したときの検出点電圧のピークピーク値（本実施の形態では１．１Ｖ）を第２基準値として、地絡判定部１３がさらに保持する。地絡判定部１３は、実際に計測される検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが、第１基準値以下であり、かつ第２基準値以上のとき地絡が発生していると判定し、それらの基準を満たさないとき地絡が発生していないと判定する。
【００３５】
検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐの最小値は第２基準値になるはずであり、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが第２基準値未満のときは検出系に異常が発生していると推定できる。上記のように検出点電圧が第２ローパスフィルタ３１の入力電圧範囲から外れている場合、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが第２基準値未満になるため、地絡発生と判定されなくなる。換言すると、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが第２基準値に達すると、地絡発生の判定が可能な状態となる。
【００３６】
また、Ａ／Ｄ変換器１２に入力される交流電圧の中心値は、地絡発生時の過渡状態において変動し、やがて収束する。そのため、分圧回路およびフィルタ部３０が正常に動作している場合、Ａ／Ｄ変換器１２に入力される交流電圧の平均値は、実質的に一定となり、その交流電圧の中心値近辺になるはずである。そこで地絡判定部１３は、検出点Ｎ１の交流電圧の、単位周期における区間積分値の平均値Ｖ１、単位周期における最大値と最小値の平均値Ｖ１、または所定期間における移動平均値Ｖ１を算出する。地絡判定部１３は、算出した平均値Ｖ１がＡ／Ｄ変換器１２に入力される交流電圧の中心値と実質的に等しいとき、分圧回路、フィルタ部３０及びＡ／Ｄ変換器１２が正常に動作していると推定することができる。すなわち、平均値Ｖ１がＡ／Ｄ変換器１２に入力される交流電圧範囲の中心値と実質的に等しくなり、実質的に一定の所定値となったとき、地絡発生の判定が可能な状態である。したがって、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが第２基準値以上となり、かつ、平均値Ｖ１がＡ／Ｄ変換器１２に入力される交流電圧の中心値と実質的に等しい範囲内となったことをトリガーとして検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが、第１基準値以下であることを検出することにより誤判定無く速やかに地絡発生を判定することができる。
【００３７】
図２は、比較例に係る地絡判定方法の流れを示すフローチャートである。地絡判定部１３は、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐを計測する（Ｓ１０）。地絡判定部１３は、計測したピークピーク値Ｖｐ−ｐと第１基準値（２．２Ｖ）を比較する（Ｓ１１）。計測したピークピーク値Ｖｐ−ｐが第１基準値（２．２Ｖ）以下の場合（Ｓ１１のＹ）、地絡判定部１３は地絡発生を検出する（Ｓ１２）。この状態が所定時間（比較例では１０秒間）継続した場合（Ｓ１３のＹ）、地絡判定部１３は、地絡発生を確定させる（Ｓ１４）。地絡判定部１３は、地絡発生を確定させるとＥＣＵにアラートを出力する（Ｓ１５）。
【００３８】
図３は、実施例に係る地絡判定方法の流れを示すフローチャートである。地絡判定部１３は、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐを計測する（Ｓ２０）。地絡判定部１３は、検出点電圧の区間積分値の平均値Ｖ１を算出する（Ｓ２１）。地絡判定部１３は、計測したピークピーク値Ｖｐ−ｐが第２基準値（１．１Ｖ）以上で第１基準値（２．２Ｖ）以下であり、かつ算出した平均値Ｖ１が入力電圧範囲の中心値（２．５Ｖ）と略等しいか否かを判定する（Ｓ２２）。これらの条件を全て満たすとき（Ｓ２２のＹ）、地絡判定部１３は地絡発生を検出する（Ｓ２３）。この状態が所定時間（本実施例では２秒間）継続した場合（Ｓ２４のＹ）、地絡判定部１３は、地絡発生を確定させる（Ｓ２５）。地絡判定部１３は、地絡発生を確定させるとＥＣＵにアラートを出力する（Ｓ２６）。
【００３９】
図４は、漏電抵抗Ｒ２が１０ｋΩのときのシミュレーション結果を示す図である。図４に示す例では平均値Ｖ１として、検出点電圧の４００ｍｓ間の積分値の平均値を使用している。比較例では地絡が発生した時点で地絡を検出し、その１０秒後に地絡が確定する。なお当該比較例では、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが４Ｖを超えた場合も地絡を検出することを判定条件に加えている。一方、実施例では、地絡発生により平均値Ｖ１が２．５Ｖから乖離した状態から、２．５Ｖに復帰した時点で地絡を検出し、その２秒後に地絡が確定する。約２．５Ｖに復帰した時点で、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが１．１Ｖ以上かつ２．２Ｖ以下にあるため、その時点で地絡を検出している。実施例と比較例を比較すると、実施例の方が短時間で地絡発生を確定できることが分かる。
【００４０】
図５は、漏電抵抗Ｒ２が１００ｋΩのときのシミュレーション結果を示す図である。比較例では、地絡が発生してから、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが２．２Ｖ以下になった時点で地絡を検出し、その１０秒後に地絡が確定する。一方、実施例では、地絡発生により平均値Ｖ１が２．５Ｖから乖離した状態から、２．５Ｖに復帰した時点で地絡を検出し、その２秒後に地絡が確定する。約２．５Ｖに復帰した時点で、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが１．１Ｖ以上かつ２．２Ｖ以下にあるため、その時点で地絡を検出している。なお検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐは１度、１．１Ｖ未満になっているが、平均値Ｖ１が約２．５Ｖに復帰した時点では１．１Ｖ以上に復帰している。実施例と比較例を比較すると、実施例の方が短時間で地絡発生を確定できることが分かる。
【００４１】
図６は、漏電抵抗Ｒ２が１０００ｋΩのときのシミュレーション結果を示す図である。比較例では地絡が発生した時点で地絡を検出するが、１０秒経過する前に検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが２．２Ｖを超えることにより、地絡検出が無効となっている。一方、実施例では、平均値Ｖ１が約２．５Ｖ、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが１．１Ｖ以上、及び検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが２．２Ｖ以下の３つの判定条件を全て満たす期間が発生しておらず、地絡は検出されない。実施例と比較例を比較すると、比較例では本来、地絡と判定すべきでない漏電を地絡として検出する処理が発生している。
【００４２】
図７は、漏電抵抗Ｒ２が３０００ｋΩのときのシミュレーション結果を示す図である。図７に示す例では平均値Ｖ１として、検出点電圧の４２サンプリング区間の移動平均値を使用している。比較例では地絡が発生した時点で地絡を検出するが、１０秒経過する前に検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが２．２Ｖを超えることにより、地絡検出が無効となっている。一方、実施例では、移動平均値Ｖ１が約２．５Ｖ、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが１．１Ｖ以上、及び検出点電圧のピークピーク値Ｖｐ−ｐが２．２Ｖ以下の３つの判定条件を全て満たす期間が発生しておらず、地絡は検出されない。実施例と比較例を比較すると、比較例では本来、地絡と判定すべきでない漏電を地絡として検出する処理が発生している。
【００４３】
以上説明したように本実施例によれば、完全地絡時の検出点電圧のピークピーク値をもとに設定される第２基準値（１．１Ｖ）を用いて、検出点電圧の入力範囲を規定することにより、地絡判定部１３への入力値の有効性を的確に判定することができる。また、検出点電圧の区間積分値の平均値が入力電圧範囲の中心値近辺にあるかを判定する処理を併用することにより、地絡判定部１３への入力値の有効性をさらに高精度に判定することができる。これにより、有効性が確認されていない入力値をもとに、地絡発生と判定されることを防止できる。
【００４４】
比較例では地絡判定部１３への入力値の有効性を確保するため、地絡検出を確定するまでの時間を長くとっていたが、本実施例によれば第２基準値を用いた比較、及び区間積分値の平均値の比較を行うことにより、地絡検出を確定するまでの時間を大幅に短縮することができる。
【００４５】
また地絡判定精度を確保しつつ、地絡検出を確定するまでの時間を短縮するために、検出点Ｎ１とフィルタ部３０の間にハイパスフィルタや保護回路を接続することも考えられる。しかしながら、部品点数の増加による信頼性低下やコスト増につながる。本実施例によれば、誤判定防止の仕組みをマイコンのソフトウェアに実装することにより、ハードウェアを追加することなく、地絡検出を確定するまでの時間を短縮することができる。
【００４６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４７】
上述の実施例では検出点電圧のピークピーク値Ｖｐｐと、第１基準値および第２基準値を比較した。この点、検出点電圧のピークピーク値Ｖｐｐと、第１基準値（ピークピーク値）および第２基準値（ピークピーク値）を比較した。この点、検出点電圧の振幅値と、第１基準値（振幅値）および第２基準値（振幅値）を比較してもよい。特に、検出点電圧の中心値が２．５Ｖ近辺に位置する状態では、振幅値で比較しても判定精度は同じである。
【００４８】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【００４９】
［項目１］
所定の交流電圧が印加されるインピーダンス素子（Ｒ１）と、
前記インピーダンス素子（Ｒ１）の出力端子と、車両のシャシと絶縁されて前記車両に搭載された蓄電部（３）との間に接続されるコンデンサ（Ｃ１）と、
前記インピーダンス素子（Ｒ１）と前記コンデンサ（Ｃ１）の接続点電圧のピークピーク値に基づく検出値をもとに、前記蓄電部（３）の地絡の有無を判定する地絡判定部（１３）と、を備え、
前記地絡判定部（１３）は、前記検出値が、前記蓄電部（３）と前記車両のシャシ間の絶縁抵抗（Ｒ２）が許容される最小値の状態における前記接続点電圧のピークピーク値をもとに設定された第１基準値以下であり、前記蓄電部（３）と前記車両のシャシが完全地絡した状態における前記接続点電圧のピークピーク値をもとに設定された第２基準値以上のとき、地絡が発生していると判定することを特徴とする地絡検出装置（２）。
これによれば、地絡の有無を短時間で高精度に判定することができる。
［項目２］
前記接続点電圧から高周波成分を除去し、オフセットを調整するフィルタ部（３０）と、
前記フィルタ部（３０）から入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換して前記地絡判定部（１３）に出力するＡ／Ｄ変換部（１２）と、をさらに備え、
前記地絡判定部（１３）は、
前記接続点の交流電圧の、単位周期における区間積分値の平均値、単位周期における最大値と最小値の平均値、または所定期間における移動平均値を算出し、
前記検出値が前記第１基準値以下で前記第２基準値以上であり、かつ前記平均値が前記Ａ／Ｄ変換部（１２）の入力電圧範囲の中心値と実質的に等しいとき、地絡が発生していると判定することを特徴とする項目１に記載の地絡検出装置（２）。
これによれば、地絡の有無を短時間で、さらに高精度に判定することができる。
［項目３］
前記地絡判定部（１３）は、前記検出値が前記第１基準値以下で前記第２基準値以上であり、かつ前記平均値が前記Ａ／Ｄ変換部（１２）の入力電圧範囲の中心値と実質的に等しい状態が、所定時間継続したとき、地絡が発生していると判定することを特徴とする項目２に記載の地絡検出装置（２）。
これによれば、地絡の有無を短時間で、さらに高精度に判定することができる。
［項目４］
車両に搭載された走行用の蓄電部（３）と、
前記蓄電部（３）と前記車両のシャシ間の地絡を検出する項目１から３のいずれかに記載の地絡検出装置（２）と、
を備えることを特徴とする蓄電システム（１）。
これによれば、地絡の有無を短時間で高精度に判定できる蓄電システム（１）を実現できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  蓄電システム、  ２  地絡検出装置、  ３  蓄電部、  ４  インバータ、  ５  モータ、  １０  制御部、  １１  局部発振器、  １２  Ａ／Ｄ変換器、  １３  地絡判定部、  ２０  第１ローパスフィルタ、  ３０  フィルタ部、  ３１  第２ローパスフィルタ、  ３２  ハイパスフィルタ、  Ｒ１  分圧抵抗、  Ｃ１  カップリングコンデンサ、  Ｒ２  漏電抵抗、  Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓｎ  セル。
【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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【国際調査報告】
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