検知装置および方法
【課題】簡単な構成で、確実に漏電を検出するとともに、より安全性を高めることができるようにする。
【解決手段】バンドパスフィルタ６２乃至平滑回路６４により、抵抗５４に流れる信号のうち、１０Hzの周波数の信号成分であって、発振回路６１が出力する三角波の成分の検出が行なわれる。三角波の成分が検出された場合、コンパレータ回路６５の出力がＯＮとなる。三角波の成分が検出されない場合、漏電が発生したと考えられる。バンドパスフィルタ６６乃至平滑回路６８により、抵抗５４に流れる信号のうち、５０Hz／６０Ｈｚの周波数の信号成分であって、リップル成分の検出が行なわれる。リップル成分が検出された場合、コンパレータ回路６９の出力がＯＮとなる。リップル成分が検出されない場合、断線が発生したと考えられる。
【解決手段】バンドパスフィルタ６２乃至平滑回路６４により、抵抗５４に流れる信号のうち、１０Hzの周波数の信号成分であって、発振回路６１が出力する三角波の成分の検出が行なわれる。三角波の成分が検出された場合、コンパレータ回路６５の出力がＯＮとなる。三角波の成分が検出されない場合、漏電が発生したと考えられる。バンドパスフィルタ６６乃至平滑回路６８により、抵抗５４に流れる信号のうち、５０Hz／６０Ｈｚの周波数の信号成分であって、リップル成分の検出が行なわれる。リップル成分が検出された場合、コンパレータ回路６９の出力がＯＮとなる。リップル成分が検出されない場合、断線が発生したと考えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知装置および方法に関し、特に、簡単な構成で、確実に漏電を検出するとともに、より安全性を高めることができるようにする検知装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年電気自動車の普及がめざましい。電気自動車に搭載されるモータは、高電圧のバッテリを使用している。そのため、安全性の点から、バッテリとその高電圧が印加されるインバータ回路部及びモータ巻線が一般に車体（対地）から絶縁され、さらに、直流電源又はインバータ回路部又はモータと車体間の絶縁不良を検出する回路が設けられている。
【０００３】
このような、絶縁不良を検出する回路として、例えば、電動車両の電気系統における漏電を検出する漏電検出装置が開発されている。しかし、漏電検出装置と電動車両の電気系統と接続するケーブルなどが断線した場合、漏電の検出ができなくなってしまう。
【０００４】
そこで、漏電検出装置の断線を、検出部が接続される電線上に接続されたモータのPWMキャリア周波数を検出して断線を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許第４１３３６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、PWM周波数が変更になった場合、その周波数を透過するためのバンドパスフィルタを変更しなければならない。また、モータ動作はＩＧ ONしなければ動作しないので車両停止時には断線を検出することができない。
【０００７】
また、例えば、強制的に絶縁を低下させるプリチェック機能を漏電センサの機能の外に追加し、上位ECU（BMU）でプリチェック動作させたときに漏電センサが漏電を検出しなければ、断線またはセンサ異常と判断する方式もある。ただし、このような場合、プリチェック機能を漏電センサと独立させる必要があるため配線が増えたり、独立して取り付けるためのコスト増、重量増などを招く。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、確実に漏電を検出するとともに、より安全性を高めることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による検知装置は、第１の周波数の交流電源を用いた充電器によるバッテリの充電中の漏電を検知する検知装置であって、バッテリの充電中に第１の信号成分および第２の信号成分が検出されたか否かを判定する判定手段を備え、判定手段により、第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号を出力し、判定手段により、第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号を出力する。
【００１０】
本発明の検知装置においては、バッテリの充電中に第１の信号成分および第２の信号成分が検出されたか否かが判定され、第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号が出力され、第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号が出力される。
【００１１】
従って、断線により漏電センサが正常に稼動しない状態であること、ユーザに通知することが可能となる。
【００１２】
第２の周波数で発振する発振器をさらに備え、判定手段は、第１の周波数の信号を通過させる第１のバンドパスフィルタと、第２の周波数の信号を通過させる第２のバンドパスフィルタと、第１のバンドパスフィルタを通過した信号の振幅レベルの大きさが第１の閾値を超えるか否かを判定する第１のコンパレータと、第２のバンドパスフィルタを通過した信号の振幅レベルの大きさが第２の閾値を超えるか否かを判定する第２のコンパレータとを備えるようにすることができる。
【００１３】
前記発振器から出力される信号は、前記第２のバンドパスフィルタに接続された抵抗と、前記バッテリとの接続端に設けられたコンデンサに同時に供給されるようにすることができる。
【００１４】
前記第２の閾値が前記第１の閾値より小さく設定されているようにすることができる。
【００１５】
本発明による検知方法は、第１の周波数の交流電源を用いた充電器によるバッテリの充電中の漏電を検知する検知装置の検知方法であって、前記バッテリの充電中に前記第１の信号成分および前記第２の信号成分が検出されたか否かを判定し、前記第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号を出力し、前記第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号を出力するステップを含む。
【００１６】
本発明の検知方法においては、バッテリの充電中に第１の信号成分および第２の信号成分が検出されたか否かが判定され、第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号が出力され、第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号が出力される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単な構成で、確実に漏電を検出するとともに、より安全性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明を適用した漏電センサ、BMU（Battery Management Unit）を搭載した車両のバッテリ周辺の回路の構成の例を示している。
【００２０】
図１の車両１は、バッテリ１３を動力源とする電動車両である。車両１のバッテリ１３の充電は、急速充電および通常充電の２種類の充電方法により行うことができる。急速充電は、車両１のバッテリ１３を専用の急速充電装置（不図示）に接続し、短時間で充電を行う充電方法である。一方、通常充電は、専用の充電ケーブルを介して、車両１の車載充電器１１を一般家庭やオフィスなどにある標準的なコンセント（英語でOutlet）に接続し、接続したコンセントの先にある電源から供給される電力を用いて、車載充電器１１がバッテリ１３の充電を行う充電方法である。
【００２１】
BMU（Battery Management Unit）１２は、車載充電器１１および急速充電装置とCAN（Controller Area Network）に準拠した通信を行い、バッテリ１３の通常充電および急速充電の制御を行う。また、BMU１２は、ECU１７などの車両１の他の車載部品ともCANに準拠した通信を行う。
【００２２】
バッテリ１３の電力は、インバータ１４により直流から交流に変換され、車両１の走行を駆動するモータ１５に供給される。また、バッテリ１３の電力は、DC/DCコンバータ（以下、DC/DCと略する）１６により、所定の電圧に変換され、ECU（Electronic Control UnitまたはEngine Control Unit）１７などの直流電力で駆動される車載部品に供給される。
【００２３】
表示部１８は、例えば、カーナビケーション装置のモニタ、インストルメントパネル、または、専用のモニタなどにより構成され、ECU１７の制御の基に、各種の情報を表示する。
【００２４】
入力部１９は、例えば、各種のスイッチ、ボタン、キーなどの入力装置により構成される。ユーザは、入力部１９を操作することにより、各種の指令をECU１７に与える。ECU１７は、必要に応じて、与えられた指令をBMU１２などの他の車載部品に供給したり、与えられた指令に基づいて、他の車載部品の制御を行ったりする。
【００２５】
なお、図示していないが、表示部１８および入力部１９も、バッテリ１３の電力を利用して動作する。
【００２６】
漏電センサ２０は、後述するように漏電を検出し、BMU１２に漏電の発生を通知する信号を供給する。モータ１５は、高電圧のバッテリ１３を使用しおり、安全性の点から、バッテリ１３とその高電圧が印加されるインバータ１４及びモータ１５の巻線が車体から絶縁されている。この絶縁不良を検出するために、漏電センサ２０が設けられている。
【００２７】
図２は、図１の各部の電気的接続を説明する図である。なお、同図においては、モータ１５、ＥＣＵ１７、および急速充電の接続に関する構成が省略されている。
【００２８】
同図に示されるように、スイッチ３１とスイッチ３２を閉じることで、車載充電器１１によるバッテリ１３の充電が行なわれるようになされている。上述したように、車載充電器１１は、一般家庭やオフィスなどにある標準的なコンセントの先にある電源から供給される電力を用いてバッテリ１３の充電を行なうので、車載充電器１１には、６０Hzまたは５０Hz（図には６０Hz／５０Hzと表記）の交流電流が供給されることになる。
【００２９】
また、スイッチ３３とスイッチ３４を閉じることにより、車載充電器１１からＤＣ／ＤＣに電力を供給することもできるようになされている。
【００３０】
また、図２のバッテリ２１は、ＢＭＵ１２およびＤＣ／ＤＣ１６に電力を供給するバッテリである。バッテリ２１は、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどを動力源とする自動車において、従来より搭載されているバッテリと同様のものである。
【００３１】
BMU１２には、漏電センサ２０が接続されている。漏電センサ２０は、バッテリ１３の負極に接続され、ＢＭＵ１２を介してボディアースに接続されている。
【００３２】
上述したように、安全性の点から、バッテリ１３は車体から絶縁されており、図２においては、擬似的に抵抗４１によりバッテリ１３がボディアース（すなわち車体）から絶縁されていることが表されている。バッテリ１３と車体との絶縁が劣化した場合、漏電が発生する。すなわち、抵抗４１の抵抗値が所定の値より小さくなると、バッテリ１３がボディアースに接続されることとなり、漏電が発生するのである。
【００３３】
漏電センサ２０は、バッテリ１３と車体との絶縁劣化を検出することで、漏電の発生を検知するようになされており、漏電を検知した場合、その旨を表す信号をBMU１２に出力するようになされている。
【００３４】
しかしながら、漏電センサ２０とバッテリ１３との接続部分が断線してしまった場合、漏電センサ２０は、漏電の発生を検知することができない。すなわち、漏電センサ２０とバッテリ１３との接続部分が断線してしまった場合、実際には漏電が発生しているのにも係らず、BMU１２に漏電の発生が通知されないこととなり危険である。
【００３５】
そこで、本発明においては、漏電センサ２０が漏電の発生の検知だけでなく、漏電センサ２０とバッテリ１３との接続部分の断線も検知できるようになされている。
【００３６】
図３は、図１の漏電センサ２０の構成例を示す回路図である。なお、同図においては、車載充電器１１およびバッテリ１３の構成も示されている。
【００３７】
同図の車載充電器１１に設けられた力率改善回路は、入力電流を半サイクル毎に交流電源の入力電圧と相似形の正弦波にすることで力率を改善するものである。また、スイッチング回路は、MOSFET（Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などを用いて構成されるフルブリッジ、ハーフブリッジによって１００ｋHz乃至１４０ｋHzの周波数でスイッチングされ、トランスパルスを生成する。さらに、整流回路は、スイッチング回路により生成されたトランスパルスをトランスによって変圧し、平滑化することで２００Ｖ乃至４００Ｖの直流電圧を出力するものである。
【００３８】
バッテリ１３の負極側は、漏電センサ２０のコンデンサ５２とプリチェック回路５１に接続されている。
【００３９】
プリチェック回路５１は、スイッチを閉じることでコンデンサ５２の右端部をボディアースに接続するようになされている。すなわち、プリチェック回路５１は、スイッチを閉じることで強制的にバッテリ１３と車体との絶縁劣化を生じさせ、漏電を発生させるものである。従って、例えば、ユーザがプリチェック回路のスイッチを操作することにより、漏電センサ２０が漏電の発生を検知してBMU１２に信号を出力するか否かをテストすることが可能となる。
【００４０】
コンデンサ５２の左端部には、抵抗５３と抵抗５４が接続されている。抵抗５４の抵抗値は、プリチェック回路５１の抵抗値より充分大きいものとされる。
【００４１】
抵抗５３の左端部には、発振回路６１が接続されている。発振回路６１は、例えば、１０Hzの三角波を発生させるようになされている。
【００４２】
抵抗５４には、バンドパスフィルタ６２とバンドパスフィルタ６６が接続されている。
【００４３】
バンドパスフィルタ６２は、抵抗５４に流れる信号のうち、１０Hzの周波数の信号のみを通過させて、整流回路６３に出力する。
【００４４】
整流回路６３は、バンドパスフィルタ６２から供給される信号を、例えば、単相ブリッジ整流により整流して平滑回路６４に出力する。
【００４５】
平滑回路６４は、整流回路６３から供給される信号を平滑化することにより得られる電圧を、コンパレータ回路６５に出力する。
【００４６】
コンパレータ回路６５は、平滑回路６４から供給される電圧を予め設定された基準電圧と比較し、比較結果を表す信号をBMU１２に出力するようになされている。
【００４７】
バンドパスフィルタ６６は、抵抗５４に流れる信号のうち、５０Hz乃至１２０Hzの周波数の信号のみを通過させて、整流回路６７に出力する。
【００４８】
整流回路６７は、バンドパスフィルタ６６から供給される信号を、例えば、単相ブリッジ整流により整流して平滑回路６８に出力する。
【００４９】
平滑回路６８は、整流回路６７から供給される信号を平滑化することにより得られる電圧を、コンパレータ回路６９に出力する。
【００５０】
コンパレータ回路６９は、平滑回路６８から供給される電圧を予め設定された基準電圧と比較し、比較結果を表す信号をBMU１２に出力するようになされている。
【００５１】
バンドパスフィルタ６２乃至コンパレータ回路６５により、１０Hzの周波数の信号であって、その振幅が所定の値より大きいものが抵抗５４上に流れている場合、例えば、検出結果（コンパレータ回路６９の出力）としてONがBMU１２に出力されるようになされている。
【００５２】
また、バンドパスフィルタ６６乃至コンパレータ回路６９により、５０Hz乃至１２０Hzの周波数の信号であって、その振幅が所定の値より大きいものが抵抗５４上に流れている場合、例えば、検出結果（コンパレータ回路６５の出力）としてONがBMU１２に出力されるようになされている。
【００５３】
図４は、発振回路６１が出力する三角波の例を示す図である。同図は横軸が時間とされ、縦軸が信号の振幅レベルとされる。この三角波は、例えば、１０Hzの周波数の信号として抵抗５４上に流れることになる。
【００５４】
ところで、図３の車載充電器１１においては、整流回路により、スイッチング回路により生成されたトランスパルスが平滑化されるものの、バッテリ１３との接続線上では、交流電源の周波数（５０Hz／６０Hz）の２倍の周期での電圧の変化が生じる。このため、コンデンサ５２の右端部においても１００Hz／１２０Hzの周期で電圧の変化が生じており、これにより、抵抗５４上に流れる信号にＡＣリップル成分が加わることになる。このＡＣリップル成分により、抵抗５４上に流れる信号の波形は、図５に示されるようなものとなる。
【００５５】
図５は、発振回路６１が出力する三角波に、上述したＡＣリップル成分が加わった波形の例を示す図である。同図は横軸が時間とされ、縦軸が信号の振幅レベルとされる。この例では、図４に示される三角波に、１００Hz／１２０Hzの周期で変化する小さい振幅が加えられている。すなわち、図５においては、比較的大きい周期（１０Hz）で変化する三角波が比較的小さい周期（１００Hz／１２０Hz）で変化する小さな振幅を伴った線により描かれている。この比較的小さい周期で変化する小さな振幅がＡＣリップル成分である。従って、車載充電器１１によりバッテリ１３の充電が行なわれているとき、図５に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れていることになる。
【００５６】
図５に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６２により、１０Hzの周波数の信号が透過させられ、整流回路６３の処理を経て平滑回路６４から図５に示される波形の振幅のレベルに対応する電圧が出力される。この場合、ちょうど図４に示される三角波が整流されて平滑化された電圧が出力されることになる。図４に示される三角波が整流されて平滑化された電圧が供給された場合、コンパレータ回路６５の出力はＯＮとなる。すなわち、コンパレータ回路６５に予め設定された基準電圧は、図４に示される三角波が整流されて平滑化された電圧よりやや低い電圧とされ、平滑回路６４から供給される電圧が基準電圧より高いため、コンパレータ回路６５の出力がONとなる。
【００５７】
また、図５に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６６により、５０Hz乃至１２０Hzの周波数の信号が透過させられ整流回路６７に出力される。いまの場合、図５に示される波形から上述したＡＣリップル成分のみが抽出されて整流回路６７に供給され、整流されることになる。そして、平滑回路６８から図５に示される波形のＡＣリップル成分の振幅のレベルに対応する電圧が出力される。図５に示される波形のＡＣリップル成分が整流されて平滑化された電圧が供給された場合、コンパレータ回路６９の出力はＯＮとなる。すなわち、コンパレータ回路６５に予め設定された基準電圧は、図５に示されるＡＣリップル成分が整流されて平滑化された電圧よりやや低い電圧とされ、平滑回路６８から供給される電圧が基準電圧より高いため、コンパレータ回路６９の出力がONとなる。
【００５８】
いま、図３の回路において漏電が発生した場合を考える。図３の回路においては、漏電が発生した状態を、図３のプリチェック回路５１のスイッチが閉じられたものと擬制することができる。
【００５９】
図３のプリチェック回路５１のスイッチが閉じられた場合、発振回路６１から出力される信号は、プリチェック回路５１の抵抗と抵抗５４により分圧され、発振回路６１から出力される信号の電力は、プリチェック回路５１の抵抗と抵抗５４に供給されることになる。上述したように、抵抗５４の抵抗値は、プリチェック回路５１の抵抗の抵抗値より充分大きいので、プリチェック回路５１のスイッチが閉じられた場合、抵抗５４上に流れる信号の振幅レベルは、例えば、図４の場合と比較すると、充分小さいものとなる。
【００６０】
しかし、図３のプリチェック回路５１のスイッチが閉じられた場合でも、抵抗５４上に流れる信号に加わるＡＣリップル成分の振幅の大きさにはほとんど変化がない。
【００６１】
図６は、図３のプリチェック回路５１のスイッチが閉じられた場合、抵抗５４上に流れる波形の例を示す図である。同図は横軸が時間とされ、縦軸が信号の振幅レベルとされる。図６の波形は、図５の場合と比較して比較的大きい周期（１０Hz）の振幅レベルが小さくなっている。一方、図６の波形も、図５の場合と同様にＡＣリップル成分が加えられている。
【００６２】
図６に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６２により、１０Hzの周波数の信号が透過させられ、整流回路６３の処理を経て平滑回路６４から図５に示される波形の振幅のレベルに対応する電圧が出力される。いまの場合、平滑回路６４から供給される電圧が基準電圧より低いため、コンパレータ回路６５の出力はOFFとなる。
【００６３】
コンパレータ回路６５の出力がOFFである場合、ＢＭＵ１２には、漏電の発生が検知されたことが通知されるのである。
【００６４】
また、図６に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６６により、５０Hz乃至１２０Hzの周波数の信号が透過させられ整流回路６７に出力される。いまの場合、図６に示される波形から上述したＡＣリップル成分のみが抽出されて整流回路６７に供給され、整流されることになる。そして、平滑回路６８から図６に示される波形のＡＣリップル成分の振幅のレベルに対応する電圧が出力される。図６の場合も、平滑回路６８から供給される電圧が基準電圧より高いため、コンパレータ回路６９の出力がONとなる。
【００６５】
これに対して、図３の回路において断線が発生した場合を考える。例えば、図３の回路において、バッテリ１３とコンデンサ５２を接続する導線が断線したものとする。
【００６６】
バッテリ１３とコンデンサ５２を接続する導線が断線した場合、コンデンサ５２の右端部においても１００Hz／１２０Hzの周期で電圧の変化が生じないことになるので、抵抗５４上を流れる信号に上述したＡＣリップル成分が加えられないことになる。すなわち、バッテリ１３とコンデンサ５２を接続する導線が断線した場合、抵抗５４上には、図４に示されるような波形の信号が流れることになる。
【００６７】
図４に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６２により、１０Hzの周波数の信号が透過させられ、整流回路６３の処理を経て平滑回路６４から図５に示される波形の振幅のレベルに対応する電圧が出力される。この場合、平滑回路６４から供給される電圧が基準電圧より高いため、コンパレータ回路６５の出力がONとなる。
【００６８】
また、図４に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６６により透過させられる信号（ＡＣリップル成分）がないので、当然、平滑回路６８から供給される電圧が基準電圧より低くなり、コンパレータ回路６９の出力はOFFとなる。
【００６９】
このように、本発明においては、コンパレータ回路６９の出力がOFFである場合、ＢＭＵ１２には、断線が検知されことが通知されるのである。例えば、断線が検知された場合、漏電センサ２０による漏電の発生の検知は信頼できないものとなるので、ＢＭＵ１２は、コンパレータ回路６５の出力を無視するようになされている。
【００７０】
つまり、ＢＭＵ１２は、コンパレータ回路６９の出力がＯＮであり、かつコンパレータ回路６５の出力がＯＮである場合、漏電の発生はなかったものとして充電の制御を行なうのである。また、ＢＭＵ１２は、コンパレータ回路６９の出力がＯＮであり、かつコンパレータ回路６５の出力がＯＦＦである場合、漏電の発生があったものとして充電の制御を行なうのである。さらに、ＢＭＵ１２は、コンパレータ回路６９の出力がＯＦＦである場合、コンパレータ回路６５の出力の如何に係らず、漏電センサ２０の異常が発生したものとして充電の制御を行なうのである。
【００７１】
次に、図７のフローチャートを参照してＢＭＵ１２による漏電検出処理について説明する。
【００７２】
ステップＳ１１において、ＢＭＵ１２は、現在、一般家庭やオフィスなどにある標準的なコンセントの先にある電源（ここでは家庭用電源と表記）から供給される電力を用いてバッテリ１３の充電中であるか否かを判定する。家庭用電源での充電中であるか否かは、例えば、車載充電器１１から出力される信号などに基づいて判断される。
【００７３】
ステップＳ１１において、家庭用電源での充電中であると判定された場合、処理は、ステップＳ１２に進む。
【００７４】
ステップＳ１２において、ＢＭＵ１２は、ＡＣリップル成分の検出結果をチェックする。このとき、例えば、図３のコンパレータ回路６９の出力がチェックされることになる。
【００７５】
ステップＳ１３において、ＢＭＵ１２は、ＡＣリップル成分が検出されたか否かを判定する。上述したように、図５または図６に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、コンパレータ回路６９の出力はＯＮとなる。従って、ステップＳ１３では、例えば、コンパレータ回路６９の出力がＯＮである場合、ＡＣリップル成分が検出されたと判定され、処理は、ステップＳ１４に進む。
【００７６】
ステップＳ１４において、ＢＭＵ１２は、三角波の検出結果をチェックする。このとき、例えば、図３のコンパレータ回路６５の出力がチェックされることになる。
【００７７】
ステップＳ１５において、ＢＭＵ１２は、三角波が検出されたか否かを判定する。上述したように、図６に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、コンパレータ回路６５の出力はＯＦＦとなる。従って、ステップＳ１５では、例えば、コンパレータ回路６５の出力がＯＦＦである場合、三角波が検出されなかったと判定され、処理は、ステップＳ１７に進む。また、上述したように、コンパレータ回路６５の出力はＯＦＦである場合、漏電が発生していることになる。
【００７８】
ステップＳ１７において、ＢＭＵ１２は、漏電発生対応処理を実行する。このとき、例えば、充電が中止されるように、バッテリ１３の制御が行なわれる。
【００７９】
ステップＳ１５において、ＢＭＵ１２は、三角波が検出されたと判定された場合、すなわち、例えば、コンパレータ回路６５の出力がＯＮである場合、処理は終了する。
【００８０】
一方、上述したように、例えば、図４に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、コンパレータ回路６９の出力はＯＦＦとなる。従って、ステップＳ１３では、コンパレータ回路６９の出力がＯＦＦである場合、ＡＣリップル成分が検出されなかったと判定され、処理は、ステップＳ１６に進む。
【００８１】
ステップＳ１６において、ＢＭＵ１６は、漏電センサ異常対応処理を実行する。このとき、例えば、充電の中止の制御、または、ユーザに漏電センサの断線の有無を確認するように促すメッセージの表示の制御などの処理が実行されることになる。
【００８２】
また、ステップＳ１１において、家庭用電源での充電中ではないと判定された場合、処理は終了する。
【００８３】
このようにして漏電検出処理が実行される。
【００８４】
本発明においては、家庭用電源の交流周波数に基づいて生成されるＡＣリップル成分の検出結果に基づいて断線を検出するようにしたので、例えば、モータを動作させるなどすることなく断線を検出することができる。
【００８５】
また、本発明においては、漏電センサ自身が断線を検出可能な構成とすることができるので、低コストで断線検出機能を追加でき、重量も殆ど増加しない。
【００８６】
その結果、簡単な構成で、確実に漏電を検出するとともに、より安全性を高めることができる。
【００８７】
また、漏電センサ２０を、マイクロコンピュータを用いて構成するようにすることも可能である。
【００８８】
図８は、図３に示した漏電センサ２０の別の構成例を示す回路図である。同図の例において、図３と対応する部分には同一の符号が付されており、それらの部分の動作は、図３の場合と同様である。
【００８９】
図８の例では、図３の場合と異なり、漏電センサ２０にマイクロコンピュータ８０が設けられている。この例では、抵抗５３の左端部がマイクロコンピュータ８０のインタフェース（Ｉ／Ｆ）８２に接続され、バンドパスフィルタ６２とバンドパスフィルタ６６の出力がマイクロコンピュータ８０のADC（Analog-to-Digital Converter）に供給されるようになされている。マイクロコンピュータ８０には、発振回路６１が設けられており、発振回路６１が発生する１０Hzの三角波は、Ｉ／Ｆ８２から出力される。
【００９０】
マイクロコンピュータ８０は、例えば、ＲＯＭ８５に記憶されているプログラムをＲＡＭ８６にロードしてＣＰＵ８１実行することにより、上述した三角波の検出、およびＡＣリップル成分の検出の処理を実行する。
【００９１】
そして、ＣＰＵ８１の処理により得られた検出結果を表す信号が、例えば、２ビットのデジタル信号としてＩ／Ｆ８７からＢＭＵ１２に出力されるようになされている。
【００９２】
このように、マイクロコンピュータを用いて図３の場合と同様の機能を有する漏電センサを構成することが可能である。
【００９３】
以上においては、発振回路６１が三角波を出力するものとして説明したが、例えば、発振回路６１が正弦波を出力するようにしてもよい。
【００９４】
本明細書において上述した一連の処理を実行するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明を適用したBMUを搭載した車両のバッテリ周辺の回路の構成の例を示す図である。
【図２】図１の各部の電気的接続を説明する図である。
【図３】図１の漏電センサの構成例を示す回路図である。
【図４】発振回路が出力する三角波の例を示す図である。
【図５】ＡＣリップル成分が加えられた三角波の例を示す図である。
【図６】漏電発生時の波形の例を示す図である。
【図７】漏電検出処理を説明するフローチャートである。
【図８】図３の漏電センサの別の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１１ 車載充電器，
１２ ＢＭＵ，
１３ バッテリ，
１４ インバータ，
１５ モータ，
１６ ＤＣ／ＤＣ，
１７ ＥＣＵ，
２０ 漏電センサ，
５１ プリチェック回路，
６１ 発振回路，
６２，６６ バンドパスフィルタ，
６３，６７ 整流回路，
６４，６８ 平滑化回路，
６５，６９ コンパレータ回路，
８０ マイクロコンピュータ，
８１ ＣＰＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知装置および方法に関し、特に、簡単な構成で、確実に漏電を検出するとともに、より安全性を高めることができるようにする検知装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年電気自動車の普及がめざましい。電気自動車に搭載されるモータは、高電圧のバッテリを使用している。そのため、安全性の点から、バッテリとその高電圧が印加されるインバータ回路部及びモータ巻線が一般に車体（対地）から絶縁され、さらに、直流電源又はインバータ回路部又はモータと車体間の絶縁不良を検出する回路が設けられている。
【０００３】
このような、絶縁不良を検出する回路として、例えば、電動車両の電気系統における漏電を検出する漏電検出装置が開発されている。しかし、漏電検出装置と電動車両の電気系統と接続するケーブルなどが断線した場合、漏電の検出ができなくなってしまう。
【０００４】
そこで、漏電検出装置の断線を、検出部が接続される電線上に接続されたモータのPWMキャリア周波数を検出して断線を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許第４１３３６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、PWM周波数が変更になった場合、その周波数を透過するためのバンドパスフィルタを変更しなければならない。また、モータ動作はＩＧ ONしなければ動作しないので車両停止時には断線を検出することができない。
【０００７】
また、例えば、強制的に絶縁を低下させるプリチェック機能を漏電センサの機能の外に追加し、上位ECU（BMU）でプリチェック動作させたときに漏電センサが漏電を検出しなければ、断線またはセンサ異常と判断する方式もある。ただし、このような場合、プリチェック機能を漏電センサと独立させる必要があるため配線が増えたり、独立して取り付けるためのコスト増、重量増などを招く。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、確実に漏電を検出するとともに、より安全性を高めることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による検知装置は、第１の周波数の交流電源を用いた充電器によるバッテリの充電中の漏電を検知する検知装置であって、バッテリの充電中に第１の信号成分および第２の信号成分が検出されたか否かを判定する判定手段を備え、判定手段により、第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号を出力し、判定手段により、第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号を出力する。
【００１０】
本発明の検知装置においては、バッテリの充電中に第１の信号成分および第２の信号成分が検出されたか否かが判定され、第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号が出力され、第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号が出力される。
【００１１】
従って、断線により漏電センサが正常に稼動しない状態であること、ユーザに通知することが可能となる。
【００１２】
第２の周波数で発振する発振器をさらに備え、判定手段は、第１の周波数の信号を通過させる第１のバンドパスフィルタと、第２の周波数の信号を通過させる第２のバンドパスフィルタと、第１のバンドパスフィルタを通過した信号の振幅レベルの大きさが第１の閾値を超えるか否かを判定する第１のコンパレータと、第２のバンドパスフィルタを通過した信号の振幅レベルの大きさが第２の閾値を超えるか否かを判定する第２のコンパレータとを備えるようにすることができる。
【００１３】
前記発振器から出力される信号は、前記第２のバンドパスフィルタに接続された抵抗と、前記バッテリとの接続端に設けられたコンデンサに同時に供給されるようにすることができる。
【００１４】
前記第２の閾値が前記第１の閾値より小さく設定されているようにすることができる。
【００１５】
本発明による検知方法は、第１の周波数の交流電源を用いた充電器によるバッテリの充電中の漏電を検知する検知装置の検知方法であって、前記バッテリの充電中に前記第１の信号成分および前記第２の信号成分が検出されたか否かを判定し、前記第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号を出力し、前記第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号を出力するステップを含む。
【００１６】
本発明の検知方法においては、バッテリの充電中に第１の信号成分および第２の信号成分が検出されたか否かが判定され、第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号が出力され、第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号が出力される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単な構成で、確実に漏電を検出するとともに、より安全性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明を適用した漏電センサ、BMU（Battery Management Unit）を搭載した車両のバッテリ周辺の回路の構成の例を示している。
【００２０】
図１の車両１は、バッテリ１３を動力源とする電動車両である。車両１のバッテリ１３の充電は、急速充電および通常充電の２種類の充電方法により行うことができる。急速充電は、車両１のバッテリ１３を専用の急速充電装置（不図示）に接続し、短時間で充電を行う充電方法である。一方、通常充電は、専用の充電ケーブルを介して、車両１の車載充電器１１を一般家庭やオフィスなどにある標準的なコンセント（英語でOutlet）に接続し、接続したコンセントの先にある電源から供給される電力を用いて、車載充電器１１がバッテリ１３の充電を行う充電方法である。
【００２１】
BMU（Battery Management Unit）１２は、車載充電器１１および急速充電装置とCAN（Controller Area Network）に準拠した通信を行い、バッテリ１３の通常充電および急速充電の制御を行う。また、BMU１２は、ECU１７などの車両１の他の車載部品ともCANに準拠した通信を行う。
【００２２】
バッテリ１３の電力は、インバータ１４により直流から交流に変換され、車両１の走行を駆動するモータ１５に供給される。また、バッテリ１３の電力は、DC/DCコンバータ（以下、DC/DCと略する）１６により、所定の電圧に変換され、ECU（Electronic Control UnitまたはEngine Control Unit）１７などの直流電力で駆動される車載部品に供給される。
【００２３】
表示部１８は、例えば、カーナビケーション装置のモニタ、インストルメントパネル、または、専用のモニタなどにより構成され、ECU１７の制御の基に、各種の情報を表示する。
【００２４】
入力部１９は、例えば、各種のスイッチ、ボタン、キーなどの入力装置により構成される。ユーザは、入力部１９を操作することにより、各種の指令をECU１７に与える。ECU１７は、必要に応じて、与えられた指令をBMU１２などの他の車載部品に供給したり、与えられた指令に基づいて、他の車載部品の制御を行ったりする。
【００２５】
なお、図示していないが、表示部１８および入力部１９も、バッテリ１３の電力を利用して動作する。
【００２６】
漏電センサ２０は、後述するように漏電を検出し、BMU１２に漏電の発生を通知する信号を供給する。モータ１５は、高電圧のバッテリ１３を使用しおり、安全性の点から、バッテリ１３とその高電圧が印加されるインバータ１４及びモータ１５の巻線が車体から絶縁されている。この絶縁不良を検出するために、漏電センサ２０が設けられている。
【００２７】
図２は、図１の各部の電気的接続を説明する図である。なお、同図においては、モータ１５、ＥＣＵ１７、および急速充電の接続に関する構成が省略されている。
【００２８】
同図に示されるように、スイッチ３１とスイッチ３２を閉じることで、車載充電器１１によるバッテリ１３の充電が行なわれるようになされている。上述したように、車載充電器１１は、一般家庭やオフィスなどにある標準的なコンセントの先にある電源から供給される電力を用いてバッテリ１３の充電を行なうので、車載充電器１１には、６０Hzまたは５０Hz（図には６０Hz／５０Hzと表記）の交流電流が供給されることになる。
【００２９】
また、スイッチ３３とスイッチ３４を閉じることにより、車載充電器１１からＤＣ／ＤＣに電力を供給することもできるようになされている。
【００３０】
また、図２のバッテリ２１は、ＢＭＵ１２およびＤＣ／ＤＣ１６に電力を供給するバッテリである。バッテリ２１は、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどを動力源とする自動車において、従来より搭載されているバッテリと同様のものである。
【００３１】
BMU１２には、漏電センサ２０が接続されている。漏電センサ２０は、バッテリ１３の負極に接続され、ＢＭＵ１２を介してボディアースに接続されている。
【００３２】
上述したように、安全性の点から、バッテリ１３は車体から絶縁されており、図２においては、擬似的に抵抗４１によりバッテリ１３がボディアース（すなわち車体）から絶縁されていることが表されている。バッテリ１３と車体との絶縁が劣化した場合、漏電が発生する。すなわち、抵抗４１の抵抗値が所定の値より小さくなると、バッテリ１３がボディアースに接続されることとなり、漏電が発生するのである。
【００３３】
漏電センサ２０は、バッテリ１３と車体との絶縁劣化を検出することで、漏電の発生を検知するようになされており、漏電を検知した場合、その旨を表す信号をBMU１２に出力するようになされている。
【００３４】
しかしながら、漏電センサ２０とバッテリ１３との接続部分が断線してしまった場合、漏電センサ２０は、漏電の発生を検知することができない。すなわち、漏電センサ２０とバッテリ１３との接続部分が断線してしまった場合、実際には漏電が発生しているのにも係らず、BMU１２に漏電の発生が通知されないこととなり危険である。
【００３５】
そこで、本発明においては、漏電センサ２０が漏電の発生の検知だけでなく、漏電センサ２０とバッテリ１３との接続部分の断線も検知できるようになされている。
【００３６】
図３は、図１の漏電センサ２０の構成例を示す回路図である。なお、同図においては、車載充電器１１およびバッテリ１３の構成も示されている。
【００３７】
同図の車載充電器１１に設けられた力率改善回路は、入力電流を半サイクル毎に交流電源の入力電圧と相似形の正弦波にすることで力率を改善するものである。また、スイッチング回路は、MOSFET（Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などを用いて構成されるフルブリッジ、ハーフブリッジによって１００ｋHz乃至１４０ｋHzの周波数でスイッチングされ、トランスパルスを生成する。さらに、整流回路は、スイッチング回路により生成されたトランスパルスをトランスによって変圧し、平滑化することで２００Ｖ乃至４００Ｖの直流電圧を出力するものである。
【００３８】
バッテリ１３の負極側は、漏電センサ２０のコンデンサ５２とプリチェック回路５１に接続されている。
【００３９】
プリチェック回路５１は、スイッチを閉じることでコンデンサ５２の右端部をボディアースに接続するようになされている。すなわち、プリチェック回路５１は、スイッチを閉じることで強制的にバッテリ１３と車体との絶縁劣化を生じさせ、漏電を発生させるものである。従って、例えば、ユーザがプリチェック回路のスイッチを操作することにより、漏電センサ２０が漏電の発生を検知してBMU１２に信号を出力するか否かをテストすることが可能となる。
【００４０】
コンデンサ５２の左端部には、抵抗５３と抵抗５４が接続されている。抵抗５４の抵抗値は、プリチェック回路５１の抵抗値より充分大きいものとされる。
【００４１】
抵抗５３の左端部には、発振回路６１が接続されている。発振回路６１は、例えば、１０Hzの三角波を発生させるようになされている。
【００４２】
抵抗５４には、バンドパスフィルタ６２とバンドパスフィルタ６６が接続されている。
【００４３】
バンドパスフィルタ６２は、抵抗５４に流れる信号のうち、１０Hzの周波数の信号のみを通過させて、整流回路６３に出力する。
【００４４】
整流回路６３は、バンドパスフィルタ６２から供給される信号を、例えば、単相ブリッジ整流により整流して平滑回路６４に出力する。
【００４５】
平滑回路６４は、整流回路６３から供給される信号を平滑化することにより得られる電圧を、コンパレータ回路６５に出力する。
【００４６】
コンパレータ回路６５は、平滑回路６４から供給される電圧を予め設定された基準電圧と比較し、比較結果を表す信号をBMU１２に出力するようになされている。
【００４７】
バンドパスフィルタ６６は、抵抗５４に流れる信号のうち、５０Hz乃至１２０Hzの周波数の信号のみを通過させて、整流回路６７に出力する。
【００４８】
整流回路６７は、バンドパスフィルタ６６から供給される信号を、例えば、単相ブリッジ整流により整流して平滑回路６８に出力する。
【００４９】
平滑回路６８は、整流回路６７から供給される信号を平滑化することにより得られる電圧を、コンパレータ回路６９に出力する。
【００５０】
コンパレータ回路６９は、平滑回路６８から供給される電圧を予め設定された基準電圧と比較し、比較結果を表す信号をBMU１２に出力するようになされている。
【００５１】
バンドパスフィルタ６２乃至コンパレータ回路６５により、１０Hzの周波数の信号であって、その振幅が所定の値より大きいものが抵抗５４上に流れている場合、例えば、検出結果（コンパレータ回路６９の出力）としてONがBMU１２に出力されるようになされている。
【００５２】
また、バンドパスフィルタ６６乃至コンパレータ回路６９により、５０Hz乃至１２０Hzの周波数の信号であって、その振幅が所定の値より大きいものが抵抗５４上に流れている場合、例えば、検出結果（コンパレータ回路６５の出力）としてONがBMU１２に出力されるようになされている。
【００５３】
図４は、発振回路６１が出力する三角波の例を示す図である。同図は横軸が時間とされ、縦軸が信号の振幅レベルとされる。この三角波は、例えば、１０Hzの周波数の信号として抵抗５４上に流れることになる。
【００５４】
ところで、図３の車載充電器１１においては、整流回路により、スイッチング回路により生成されたトランスパルスが平滑化されるものの、バッテリ１３との接続線上では、交流電源の周波数（５０Hz／６０Hz）の２倍の周期での電圧の変化が生じる。このため、コンデンサ５２の右端部においても１００Hz／１２０Hzの周期で電圧の変化が生じており、これにより、抵抗５４上に流れる信号にＡＣリップル成分が加わることになる。このＡＣリップル成分により、抵抗５４上に流れる信号の波形は、図５に示されるようなものとなる。
【００５５】
図５は、発振回路６１が出力する三角波に、上述したＡＣリップル成分が加わった波形の例を示す図である。同図は横軸が時間とされ、縦軸が信号の振幅レベルとされる。この例では、図４に示される三角波に、１００Hz／１２０Hzの周期で変化する小さい振幅が加えられている。すなわち、図５においては、比較的大きい周期（１０Hz）で変化する三角波が比較的小さい周期（１００Hz／１２０Hz）で変化する小さな振幅を伴った線により描かれている。この比較的小さい周期で変化する小さな振幅がＡＣリップル成分である。従って、車載充電器１１によりバッテリ１３の充電が行なわれているとき、図５に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れていることになる。
【００５６】
図５に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６２により、１０Hzの周波数の信号が透過させられ、整流回路６３の処理を経て平滑回路６４から図５に示される波形の振幅のレベルに対応する電圧が出力される。この場合、ちょうど図４に示される三角波が整流されて平滑化された電圧が出力されることになる。図４に示される三角波が整流されて平滑化された電圧が供給された場合、コンパレータ回路６５の出力はＯＮとなる。すなわち、コンパレータ回路６５に予め設定された基準電圧は、図４に示される三角波が整流されて平滑化された電圧よりやや低い電圧とされ、平滑回路６４から供給される電圧が基準電圧より高いため、コンパレータ回路６５の出力がONとなる。
【００５７】
また、図５に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６６により、５０Hz乃至１２０Hzの周波数の信号が透過させられ整流回路６７に出力される。いまの場合、図５に示される波形から上述したＡＣリップル成分のみが抽出されて整流回路６７に供給され、整流されることになる。そして、平滑回路６８から図５に示される波形のＡＣリップル成分の振幅のレベルに対応する電圧が出力される。図５に示される波形のＡＣリップル成分が整流されて平滑化された電圧が供給された場合、コンパレータ回路６９の出力はＯＮとなる。すなわち、コンパレータ回路６５に予め設定された基準電圧は、図５に示されるＡＣリップル成分が整流されて平滑化された電圧よりやや低い電圧とされ、平滑回路６８から供給される電圧が基準電圧より高いため、コンパレータ回路６９の出力がONとなる。
【００５８】
いま、図３の回路において漏電が発生した場合を考える。図３の回路においては、漏電が発生した状態を、図３のプリチェック回路５１のスイッチが閉じられたものと擬制することができる。
【００５９】
図３のプリチェック回路５１のスイッチが閉じられた場合、発振回路６１から出力される信号は、プリチェック回路５１の抵抗と抵抗５４により分圧され、発振回路６１から出力される信号の電力は、プリチェック回路５１の抵抗と抵抗５４に供給されることになる。上述したように、抵抗５４の抵抗値は、プリチェック回路５１の抵抗の抵抗値より充分大きいので、プリチェック回路５１のスイッチが閉じられた場合、抵抗５４上に流れる信号の振幅レベルは、例えば、図４の場合と比較すると、充分小さいものとなる。
【００６０】
しかし、図３のプリチェック回路５１のスイッチが閉じられた場合でも、抵抗５４上に流れる信号に加わるＡＣリップル成分の振幅の大きさにはほとんど変化がない。
【００６１】
図６は、図３のプリチェック回路５１のスイッチが閉じられた場合、抵抗５４上に流れる波形の例を示す図である。同図は横軸が時間とされ、縦軸が信号の振幅レベルとされる。図６の波形は、図５の場合と比較して比較的大きい周期（１０Hz）の振幅レベルが小さくなっている。一方、図６の波形も、図５の場合と同様にＡＣリップル成分が加えられている。
【００６２】
図６に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６２により、１０Hzの周波数の信号が透過させられ、整流回路６３の処理を経て平滑回路６４から図５に示される波形の振幅のレベルに対応する電圧が出力される。いまの場合、平滑回路６４から供給される電圧が基準電圧より低いため、コンパレータ回路６５の出力はOFFとなる。
【００６３】
コンパレータ回路６５の出力がOFFである場合、ＢＭＵ１２には、漏電の発生が検知されたことが通知されるのである。
【００６４】
また、図６に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６６により、５０Hz乃至１２０Hzの周波数の信号が透過させられ整流回路６７に出力される。いまの場合、図６に示される波形から上述したＡＣリップル成分のみが抽出されて整流回路６７に供給され、整流されることになる。そして、平滑回路６８から図６に示される波形のＡＣリップル成分の振幅のレベルに対応する電圧が出力される。図６の場合も、平滑回路６８から供給される電圧が基準電圧より高いため、コンパレータ回路６９の出力がONとなる。
【００６５】
これに対して、図３の回路において断線が発生した場合を考える。例えば、図３の回路において、バッテリ１３とコンデンサ５２を接続する導線が断線したものとする。
【００６６】
バッテリ１３とコンデンサ５２を接続する導線が断線した場合、コンデンサ５２の右端部においても１００Hz／１２０Hzの周期で電圧の変化が生じないことになるので、抵抗５４上を流れる信号に上述したＡＣリップル成分が加えられないことになる。すなわち、バッテリ１３とコンデンサ５２を接続する導線が断線した場合、抵抗５４上には、図４に示されるような波形の信号が流れることになる。
【００６７】
図４に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６２により、１０Hzの周波数の信号が透過させられ、整流回路６３の処理を経て平滑回路６４から図５に示される波形の振幅のレベルに対応する電圧が出力される。この場合、平滑回路６４から供給される電圧が基準電圧より高いため、コンパレータ回路６５の出力がONとなる。
【００６８】
また、図４に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、バンドパスフィルタ６６により透過させられる信号（ＡＣリップル成分）がないので、当然、平滑回路６８から供給される電圧が基準電圧より低くなり、コンパレータ回路６９の出力はOFFとなる。
【００６９】
このように、本発明においては、コンパレータ回路６９の出力がOFFである場合、ＢＭＵ１２には、断線が検知されことが通知されるのである。例えば、断線が検知された場合、漏電センサ２０による漏電の発生の検知は信頼できないものとなるので、ＢＭＵ１２は、コンパレータ回路６５の出力を無視するようになされている。
【００７０】
つまり、ＢＭＵ１２は、コンパレータ回路６９の出力がＯＮであり、かつコンパレータ回路６５の出力がＯＮである場合、漏電の発生はなかったものとして充電の制御を行なうのである。また、ＢＭＵ１２は、コンパレータ回路６９の出力がＯＮであり、かつコンパレータ回路６５の出力がＯＦＦである場合、漏電の発生があったものとして充電の制御を行なうのである。さらに、ＢＭＵ１２は、コンパレータ回路６９の出力がＯＦＦである場合、コンパレータ回路６５の出力の如何に係らず、漏電センサ２０の異常が発生したものとして充電の制御を行なうのである。
【００７１】
次に、図７のフローチャートを参照してＢＭＵ１２による漏電検出処理について説明する。
【００７２】
ステップＳ１１において、ＢＭＵ１２は、現在、一般家庭やオフィスなどにある標準的なコンセントの先にある電源（ここでは家庭用電源と表記）から供給される電力を用いてバッテリ１３の充電中であるか否かを判定する。家庭用電源での充電中であるか否かは、例えば、車載充電器１１から出力される信号などに基づいて判断される。
【００７３】
ステップＳ１１において、家庭用電源での充電中であると判定された場合、処理は、ステップＳ１２に進む。
【００７４】
ステップＳ１２において、ＢＭＵ１２は、ＡＣリップル成分の検出結果をチェックする。このとき、例えば、図３のコンパレータ回路６９の出力がチェックされることになる。
【００７５】
ステップＳ１３において、ＢＭＵ１２は、ＡＣリップル成分が検出されたか否かを判定する。上述したように、図５または図６に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、コンパレータ回路６９の出力はＯＮとなる。従って、ステップＳ１３では、例えば、コンパレータ回路６９の出力がＯＮである場合、ＡＣリップル成分が検出されたと判定され、処理は、ステップＳ１４に進む。
【００７６】
ステップＳ１４において、ＢＭＵ１２は、三角波の検出結果をチェックする。このとき、例えば、図３のコンパレータ回路６５の出力がチェックされることになる。
【００７７】
ステップＳ１５において、ＢＭＵ１２は、三角波が検出されたか否かを判定する。上述したように、図６に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、コンパレータ回路６５の出力はＯＦＦとなる。従って、ステップＳ１５では、例えば、コンパレータ回路６５の出力がＯＦＦである場合、三角波が検出されなかったと判定され、処理は、ステップＳ１７に進む。また、上述したように、コンパレータ回路６５の出力はＯＦＦである場合、漏電が発生していることになる。
【００７８】
ステップＳ１７において、ＢＭＵ１２は、漏電発生対応処理を実行する。このとき、例えば、充電が中止されるように、バッテリ１３の制御が行なわれる。
【００７９】
ステップＳ１５において、ＢＭＵ１２は、三角波が検出されたと判定された場合、すなわち、例えば、コンパレータ回路６５の出力がＯＮである場合、処理は終了する。
【００８０】
一方、上述したように、例えば、図４に示されるような波形の信号が抵抗５４上に流れている場合、コンパレータ回路６９の出力はＯＦＦとなる。従って、ステップＳ１３では、コンパレータ回路６９の出力がＯＦＦである場合、ＡＣリップル成分が検出されなかったと判定され、処理は、ステップＳ１６に進む。
【００８１】
ステップＳ１６において、ＢＭＵ１６は、漏電センサ異常対応処理を実行する。このとき、例えば、充電の中止の制御、または、ユーザに漏電センサの断線の有無を確認するように促すメッセージの表示の制御などの処理が実行されることになる。
【００８２】
また、ステップＳ１１において、家庭用電源での充電中ではないと判定された場合、処理は終了する。
【００８３】
このようにして漏電検出処理が実行される。
【００８４】
本発明においては、家庭用電源の交流周波数に基づいて生成されるＡＣリップル成分の検出結果に基づいて断線を検出するようにしたので、例えば、モータを動作させるなどすることなく断線を検出することができる。
【００８５】
また、本発明においては、漏電センサ自身が断線を検出可能な構成とすることができるので、低コストで断線検出機能を追加でき、重量も殆ど増加しない。
【００８６】
その結果、簡単な構成で、確実に漏電を検出するとともに、より安全性を高めることができる。
【００８７】
また、漏電センサ２０を、マイクロコンピュータを用いて構成するようにすることも可能である。
【００８８】
図８は、図３に示した漏電センサ２０の別の構成例を示す回路図である。同図の例において、図３と対応する部分には同一の符号が付されており、それらの部分の動作は、図３の場合と同様である。
【００８９】
図８の例では、図３の場合と異なり、漏電センサ２０にマイクロコンピュータ８０が設けられている。この例では、抵抗５３の左端部がマイクロコンピュータ８０のインタフェース（Ｉ／Ｆ）８２に接続され、バンドパスフィルタ６２とバンドパスフィルタ６６の出力がマイクロコンピュータ８０のADC（Analog-to-Digital Converter）に供給されるようになされている。マイクロコンピュータ８０には、発振回路６１が設けられており、発振回路６１が発生する１０Hzの三角波は、Ｉ／Ｆ８２から出力される。
【００９０】
マイクロコンピュータ８０は、例えば、ＲＯＭ８５に記憶されているプログラムをＲＡＭ８６にロードしてＣＰＵ８１実行することにより、上述した三角波の検出、およびＡＣリップル成分の検出の処理を実行する。
【００９１】
そして、ＣＰＵ８１の処理により得られた検出結果を表す信号が、例えば、２ビットのデジタル信号としてＩ／Ｆ８７からＢＭＵ１２に出力されるようになされている。
【００９２】
このように、マイクロコンピュータを用いて図３の場合と同様の機能を有する漏電センサを構成することが可能である。
【００９３】
以上においては、発振回路６１が三角波を出力するものとして説明したが、例えば、発振回路６１が正弦波を出力するようにしてもよい。
【００９４】
本明細書において上述した一連の処理を実行するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明を適用したBMUを搭載した車両のバッテリ周辺の回路の構成の例を示す図である。
【図２】図１の各部の電気的接続を説明する図である。
【図３】図１の漏電センサの構成例を示す回路図である。
【図４】発振回路が出力する三角波の例を示す図である。
【図５】ＡＣリップル成分が加えられた三角波の例を示す図である。
【図６】漏電発生時の波形の例を示す図である。
【図７】漏電検出処理を説明するフローチャートである。
【図８】図３の漏電センサの別の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１１ 車載充電器，
１２ ＢＭＵ，
１３ バッテリ，
１４ インバータ，
１５ モータ，
１６ ＤＣ／ＤＣ，
１７ ＥＣＵ，
２０ 漏電センサ，
５１ プリチェック回路，
６１ 発振回路，
６２，６６ バンドパスフィルタ，
６３，６７ 整流回路，
６４，６８ 平滑化回路，
６５，６９ コンパレータ回路，
８０ マイクロコンピュータ，
８１ ＣＰＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数の交流電源を用いた充電器によるバッテリの充電中の漏電を検知する検知装置であって、
前記バッテリの充電中に前記第１の信号成分および前記第２の信号成分が検出されたか否かを判定する判定手段を備え、
前記判定手段により、前記第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号を出力し、
前記判定手段により、前記第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号を出力する
検知装置。
【請求項２】
前記第２の周波数で発振する発振器をさらに備え、
前記判定手段は、
前記第１の周波数の信号を通過させる第１のバンドパスフィルタと、
前記第２の周波数の信号を通過させる第２のバンドパスフィルタと、
前記第１のバンドパスフィルタを通過した信号の振幅レベルの大きさが第１の閾値を超えるか否かを判定する第１のコンパレータと、
前記第２のバンドパスフィルタを通過した信号の振幅レベルの大きさが第２の閾値を超えるか否かを判定する第２のコンパレータと
を備える請求項１に記載の検知装置。
【請求項３】
前記発振器から出力される信号は、前記第２のバンドパスフィルタに接続された抵抗と、前記バッテリとの接続端に設けられたコンデンサに同時に供給される
請求項２に記載の検知装置。
【請求項４】
前記第２の閾値が前記第１の閾値より小さく設定されている
請求項２に記載の検知装置。
【請求項５】
第１の周波数の交流電源を用いた充電器によるバッテリの充電中の漏電を検知する検知装置の検知方法であって、
前記バッテリの充電中に前記第１の信号成分および前記第２の信号成分が検出されたか否かを判定し、
前記第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号を出力し、
前記第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号を出力するステップ
を含む検知方法。
【請求項１】
第１の周波数の交流電源を用いた充電器によるバッテリの充電中の漏電を検知する検知装置であって、
前記バッテリの充電中に前記第１の信号成分および前記第２の信号成分が検出されたか否かを判定する判定手段を備え、
前記判定手段により、前記第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号を出力し、
前記判定手段により、前記第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号を出力する
検知装置。
【請求項２】
前記第２の周波数で発振する発振器をさらに備え、
前記判定手段は、
前記第１の周波数の信号を通過させる第１のバンドパスフィルタと、
前記第２の周波数の信号を通過させる第２のバンドパスフィルタと、
前記第１のバンドパスフィルタを通過した信号の振幅レベルの大きさが第１の閾値を超えるか否かを判定する第１のコンパレータと、
前記第２のバンドパスフィルタを通過した信号の振幅レベルの大きさが第２の閾値を超えるか否かを判定する第２のコンパレータと
を備える請求項１に記載の検知装置。
【請求項３】
前記発振器から出力される信号は、前記第２のバンドパスフィルタに接続された抵抗と、前記バッテリとの接続端に設けられたコンデンサに同時に供給される
請求項２に記載の検知装置。
【請求項４】
前記第２の閾値が前記第１の閾値より小さく設定されている
請求項２に記載の検知装置。
【請求項５】
第１の周波数の交流電源を用いた充電器によるバッテリの充電中の漏電を検知する検知装置の検知方法であって、
前記バッテリの充電中に前記第１の信号成分および前記第２の信号成分が検出されたか否かを判定し、
前記第１の周波数の信号成分が検出されなかった場合、自分の異常を通知する信号を出力し、
前記第１の周波数の信号成分が検出され、かつ第２の周波数の信号成分が検出されなかった場合、漏電の発生を通知する信号を出力するステップ
を含む検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１５１５９５（Ｐ２０１０−１５１５９５Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２９６８３（Ｐ２００８−３２９６８３）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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