漏電検出装置
【課題】漏電検出装置を利用してコンタクタの溶着有無を検出できる溶着検出装置を、簡単な構成によって実現する。
【解決手段】コンタクタ１１が閉状態にあり、かつ、擬似漏電回路４のトランジスタＱがオン状態にあるときに、パルス発生器２から、カップリングコンデンサＣ１、第１端子Ｔ１、第１ケーブルＬ１、コンタクタ１１、第２ケーブルＬ２、および第２端子Ｔ２を経由して、擬似漏電回路４へ至る電流経路が形成される。ＥＣＵ２００は、コンタクタ１１を開状態にする指令信号を出力している状態で、トランジスタＱがオンした場合に、漏電判定部７が漏電ありと判定したときは、コンタクタ１１に溶着が発生したと判定する。
【解決手段】コンタクタ１１が閉状態にあり、かつ、擬似漏電回路４のトランジスタＱがオン状態にあるときに、パルス発生器２から、カップリングコンデンサＣ１、第１端子Ｔ１、第１ケーブルＬ１、コンタクタ１１、第２ケーブルＬ２、および第２端子Ｔ２を経由して、擬似漏電回路４へ至る電流経路が形成される。ＥＣＵ２００は、コンタクタ１１を開状態にする指令信号を出力している状態で、トランジスタＱがオンした場合に、漏電判定部７が漏電ありと判定したときは、コンタクタ１１に溶着が発生したと判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気自動車において、直流電源の漏電を検出するために用いられる漏電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車においては、モータや車載機器を駆動するための高電圧の直流電源が搭載される。この直流電源は、グランドに接地されている車体と電気的に絶縁されている。しかしながら、何らかの原因により、直流電源と車体との間で絶縁不良や短絡等が発生した場合、直流電源からグランドへ至る経路に電流が流れ、漏電が生じる。そこで、この漏電を検出するための漏電検出装置が、直流電源に付設される。
【０００３】
漏電検出装置には、漏電検出を正常に行えるか否かを診断することができる、いわゆる自己診断機能を備えたものがある。後記の特許文献１、２には、自己診断機能を備えた漏電検出装置が記載されている。
【０００４】
特許文献１では、検出抵抗と絶縁抵抗との接続点と、グランドとの間に、自己診断用抵抗およびスイッチング素子が直列に接続されている。自己診断時には、スイッチング素子がオンの状態で、検出抵抗と絶縁抵抗との接続点に現れる電圧の値が基準値と異なる場合に、検出抵抗の劣化または故障と判定する。
【０００５】
特許文献２では、カップリングコンデンサを通じて対地絶縁回路にパルス電圧を印加し、対地絶縁回路に流れる漏電電流に略比例する信号電圧の大きさに応じて、対地絶縁回路の絶縁良否を判定する絶縁性能診断装置において、対地絶縁回路の対地絶縁抵抗が低下した場合と同じ信号変化を生じさせる疑似絶縁低下回路が設けられている。
【０００６】
また、後記の特許文献３には、外部強制漏電回路および自己診断回路を備えたバッテリパック検査装置が記載されている。この検査装置では、外部強制漏電回路をバッテリパックにコンタクタを介して接続し、自己診断回路をオン状態にした後、外部強制漏電回路を作動させて漏電の有無を検出する。
【０００７】
また、後記の特許文献４には、自己診断回路を備えた漏電センサを利用して、バッテリと外部充電器との間に設けられるコンタクタの溶着有無を検出する溶着検出装置が記載されている。
【０００８】
図１２は、特許文献４に記載されている溶着検出装置の概略構成図である。漏電検出装置５０は、パルス発生器５１、漏電判定部５２、カップリングコンデンサ５３、アースリレー５４、および抵抗５５を含む。アースリレー５４と抵抗５５は、擬似漏電回路を構成している。カップリングコンデンサ５３の一端は、パルス発生器５１に接続されている。カップリングコンデンサ５３の他端は、バッテリ６０の負極に接続されている。漏電判定部５２は、カップリングコンデンサ５３とパルス発生器５１との接続点に接続されている。アースリレー５４の一端は、カップリングコンデンサ５３の他端に接続されている。アースリレー５４の他端は、抵抗５５の一端に接続されている。抵抗５５の他端は、グランドに接地されている。
【０００９】
バッテリ６０と外部充電器７０との間には、コンタクタ（充電リレー）７１、７２が接続されている。コンタクタ７１の一端は、バッテリ６０の負極に接続されている。コンタクタ７１の他端は、溶着検出リレー７３を介して、アースリレー５４と抵抗５５の接続点に接続されている。コンタクタ７２の一端は、バッテリ６０の正極に接続されている。コンタクタ７２の他端は、溶着検出リレー７４を介して、アースリレー５４と抵抗５５の接続点に接続されている。バッテリ制御部８０は、上位装置であって、漏電検出装置５０およびコンタクタ７１、７２のそれぞれの動作を制御する。
【００１０】
図１２の装置において、漏電検出装置５０の自己診断を行うには、アースリレー５４をオンにする。アースリレー５４がオンになると、バッテリ６０から、アースリレー５４および抵抗５５を経て、グランドに至る電流経路が形成される。これにより、バッテリ６０は擬似漏電状態となる。このため、カップリングコンデンサ５３の電圧が減少し、この電圧変化に基づいて、漏電判定部５２は、漏電検出装置５０が正常に機能していると判定する。
【００１１】
また、図１２の装置において、コンタクタ７１、７２の溶着検出を行うには、アースリレー５４をオフにする。そして、溶着検出リレー７３、７４を交互に閉じて、コンタクタ７１、７２を、それぞれ溶着検出リレー７３、７４を介して、抵抗５５に接続する。このとき、コンタクタ７１、７２に溶着が発生してなければ、コンタクタ７１、７２から、溶着検出リレー７３、７４および抵抗５５を介して、グランドに至る電流経路は形成されない。したがって、カップリングコンデンサ５３の電圧は減少しないので、漏電判定部５２は、コンタクタ７１、７２に溶着が発生していないと判定する。
【００１２】
一方、コンタクタ７１、７２の一方または両方に溶着が発生していると、コンタクタ７１、７２から、溶着検出リレー７３、７４および抵抗５５を介して、グランドに至る電流経路が形成される。このため、カップリングコンデンサ５３の電圧が減少し、漏電判定部５２は、コンタクタ７１、７２に溶着が発生していると判定する。
【００１３】
このように、特許文献４の溶着検出装置では、漏電検出装置５０を利用して、コンタクタ７１、７２の溶着有無を検出することができる。その一方で、この装置では、アースリレー５４と抵抗５５とで構成される擬似漏電回路が、カップリングコンデンサ５３とバッテリ６０との接続点に接続されている。また、アースリレー５４と抵抗５５との接続点に、溶着検出リレー７３、７４を介してコンタクタ７１、７２が接続される構成となっている。そして、溶着検出時には、アースリレー５４をオフにする必要がある。したがって、コンタクタ７１、７２の溶着を検出するためには、アースリレー５４とは別に、溶着検出リレー７３、７４を設けなければならず、回路構成が複雑になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−１２７８２１号公報
【特許文献２】特開２００７−１６３２９１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８１３６８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１７８４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、漏電検出装置を利用してコンタクタの溶着有無を検出できる溶着検出装置を、簡単な構成によって実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るコンタクタの溶着検出装置は、一端が直流電源の一方の極に接続されるカップリングコンデンサと、このカップリングコンデンサの他端にパルスを供給するパルス発生器と、前記パルスにより充電されるカップリングコンデンサの電圧を検出する電圧検出部と、この電圧検出部が検出した電圧に基づいて、直流電源の漏電の有無を判定する漏電判定部と、スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子がオンすることにより、直流電源を擬似的に漏電状態にする擬似漏電回路と、この擬似漏電回路により直流電源を擬似的に漏電状態にした場合に、漏電判定部が漏電ありと判定したか否かを診断する自己診断部と、直流電源の一方の極に一端が接続された第１ケーブルの他端を、カップリングコンデンサの一端に接続するための第１端子と、直流電源の一方の極または他方の極にコンタクタを介して一端が接続された第２ケーブルの他端を、擬似漏電回路に接続するための第２端子と、コンタクタの開閉を制御するとともに、当該コンタクタの開閉状態と漏電判定部の判定結果とに基づいて、コンタクタの溶着の有無を判定する制御手段とを備える。そして、コンタクタが閉状態にあり、かつスイッチング素子がオン状態にあるときに、パルス発生器から、カップリングコンデンサ、第１端子、第１ケーブル、コンタクタ、第２ケーブル、および第２端子を経由して、擬似漏電回路へ至る電流経路が形成される。
【００１７】
このようにすると、コンタクタを開状態にして行う故障診断において、コンタクタに溶着が発生している場合は、擬似漏電回路のスイッチング素子をオンにしたとき、コンタクタから第２端子を介して擬似漏電回路に電流が流れる。このため、漏電判定部は「漏電あり」と判定するので、制御手段は、この判定結果に基づいて、コンタクタの溶着を検出することができる。また、コンタクタからスイッチング素子へ至る電流経路が形成されるので、特許文献４のように溶着検出リレーを設けなくても、スイッチング素子だけで溶着の検出が可能となる。
【００１８】
本発明において、制御手段は、コンタクタを開状態にする指令信号を出力し、この指令信号を出力している状態で、スイッチング素子がオンした場合に、漏電判定部が漏電ありと判定したときは、コンタクタに溶着が発生したと判定することができる。
【００１９】
また、本発明において、制御手段は、コンタクタを開状態または閉状態にする指令信号を出力し、コンタクタを開状態にする指令信号を出力している状態で、スイッチング素子がオンした場合に、漏電判定部が漏電ありと判定したときは、コンタクタに溶着が発生したと判定し、コンタクタを閉状態にする指令信号を出力している状態で、スイッチング素子がオンした場合に、漏電判定部が漏電なしと判定したときは、コンタクタの溶着以外の異常が発生したと判定するようにしてもよい。
【００２０】
また、本発明において、コンタクタは、直流電源の負極に接続される第１コンタクタと、直流電源の正極に接続される第２コンタクタとからなり、第１コンタクタと第２端子との接続、および第２コンタクタと第２端子との接続を切り替える切替手段を設けてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、漏電検出装置を利用してコンタクタの溶着有無を判定できる溶着検出装置を、簡単な構成によって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る溶着検出装置を示した回路図である。
【図２】漏電検出装置の通常時の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】漏電検出装置の故障診断時の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】コンタクタを閉状態にした場合の故障診断のフローチャートである。
【図５】コンタクタを閉状態にした場合の正常状態の回路図である。
【図６】コンタクタを閉状態にした場合の異常状態の回路図である。
【図７】コンタクタを開状態にした場合の故障診断のフローチャートである。
【図８】コンタクタを開状態にした場合の正常状態の回路図である。
【図９】コンタクタを開状態にした場合の異常状態の回路図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る溶着検出装置を示した回路図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態に係る溶着検出装置を示した回路図である。
【図１２】従来の溶着検出装置を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には同一符号を付してある。以下では、本発明を電気自動車に搭載される漏電検出装置に適用した場合を例に挙げる。
【００２４】
図１において、漏電検出装置１００は、直流電源であるバッテリ３０の漏電を検出するものであって、上位装置であるＥＣＵ（電子制御ユニット）２００と接続されている。漏電検出装置１００とＥＣＵ２００により、コンタクタの溶着検出装置が構成される。ＥＣＵ２００は、本発明における「制御手段」の一例である。
【００２５】
漏電検出装置１００は、ＣＰＵ１、パルス発生器２、フィルタ回路３、擬似漏電回路４、メモリ５、抵抗Ｒ１、カップリングコンデンサＣ１，Ｃ３、および端子Ｔ１〜Ｔ４を備えている。
【００２６】
ＣＰＵ１は、漏電検出装置１００の動作を制御するもので、電圧検出部６、漏電判定部７、および自己診断部８を備えている。実際には、これらのブロック６〜８の各機能は、ソフトウェアによって実現される。パルス発生器２は、ＣＰＵ１からの指令に基づき、所定周波数のパルスを生成する。抵抗Ｒ１はパルス発生器２の出力側に接続されている。カップリングコンデンサＣ１は、バッテリ３０と漏電検出装置１００とを直流的に分離するためのコンデンサであって、抵抗Ｒ１と端子Ｔ１（第１端子）との間に接続されている。
【００２７】
フィルタ回路３は、抵抗Ｒ１とカップリングコンデンサＣ１との接続点（ａ点）と、ＣＰＵ１との間に設けられている。このフィルタ回路３は、ＣＰＵ１に入力される電圧のノイズを除去するためのもので、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ２からなる。抵抗Ｒ２の一端はａ点に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、ＣＰＵ１に接続されているとともに、コンデンサＣ２の一端に接続されている。コンデンサＣ２の他端は、グランドＧに接地されている。なお、本実施形態の場合、グランドＧは電気自動車の車体である。
【００２８】
擬似漏電回路４と端子Ｔ２（第２端子）との間には、カップリングコンデンサＣ３が接続されている。このカップリングコンデンサＣ３は、カップリングコンデンサＣ１と同様に、バッテリ３０と漏電検出装置１００とを直流的に分離するためのコンデンサである。
【００２９】
擬似漏電回路４は、トランジスタＱおよび抵抗Ｒ３〜Ｒ５からなる。トランジスタＱのコレクタには抵抗Ｒ３が接続されており、カップリングコンデンサＣ３は、抵抗Ｒ３と直列に接続されている。トランジスタＱのエミッタは、グランドＧに接地されている。トランジスタＱのベースは、抵抗Ｒ５を介して、ＣＰＵ１に接続されている。抵抗Ｒ４は、トランジスタＱのベースとエミッタとにまたがって接続されている。トランジスタＱは、本発明における「スイッチング素子」の一例である。
【００３０】
メモリ５は、ＲＯＭやＲＡＭなどからなる。このメモリ５には、ＣＰＵ１の動作プログラムや制御用データが記憶されているとともに、後述する漏電有無判定のための閾値ＳＨが記憶されている。
【００３１】
ＣＰＵ１において、電圧検出部６は、ａ点からフィルタ回路３を介してＣＰＵ１に取り込まれる入力電圧Ｖに基づいて、カップリングコンデンサＣ１の電圧を検出する。
【００３２】
漏電判定部７は、電圧検出部６が検出した電圧を閾値ＳＨと比較し、その比較結果に基づいて、バッテリ３０の漏電有無を判定する。
【００３３】
自己診断部８は、漏電検出装置１００が正常に動作するか否かを診断する自己診断時に、擬似漏電回路４を駆動してバッテリ３０を擬似的に漏電状態にする。そして、この擬似漏電状態において漏電判定部７が「漏電あり」と判定したか否かを診断する。
【００３４】
バッテリ３０は、コンタクタ１１、１２を介して、高電圧ユニット２０に接続されている。コンタクタ１１（第１コンタクタ）は、バッテリ３０の負極と高電圧ユニット２０との間に接続されており、コンタクタ１２（第２コンタクタ）は、バッテリ３０の正極と高電圧ユニット２０との間に接続されている。高電圧ユニット２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ回路などから構成され、図示しないモータや車載機器に電源を供給する。
【００３５】
ケーブルＬ１（第１ケーブル）の一端は、ｂ点において、バッテリ３０の負極に接続されている。ケーブルＬ１の他端は、漏電検出装置１００の端子Ｔ１に接続され、この端子Ｔ１を介して、カップリングコンデンサＣ１の一端に接続されている。
【００３６】
ケーブルＬ２（第２ケーブル）の一端は、コンタクタ１１と高電圧ユニット２０との間のｃ点に接続されていて、コンタクタ１１を介してバッテリ３０の負極に接続されている。ケーブルＬ２の他端は、漏電検出装置１００の端子Ｔ２に接続され、端子Ｔ２およびカップリングコンデンサＣ３を介して、擬似漏電回路４に接続されている。
【００３７】
漏電検出装置１００の端子Ｔ３、Ｔ４は、ＣＰＵ１に接続されている。端子Ｔ３へは、後述する故障診断を行う場合に、ＥＣＵ２００から故障診断指令信号が入力される。この指令信号は、例えば、イグニッションスイッチ（図示省略）がオンしてから一定時間が経過した後に、ＥＣＵ２００から出力される。端子Ｔ４からは、漏電が検出された場合に、ＥＣＵ２００へ漏電検出信号が出力される。なお、漏電検出装置１００は、端子Ｔ３、Ｔ４以外にも、ＥＣＵ２００との間で通信を行う端子を備えているが、本発明とは直接関係がないので、図示を省略してある。
【００３８】
次に、漏電検出装置１００の基本的な動作について説明する。
【００３９】
パルス発生器２は、図２（ａ）に示すような矩形波のパルスを所定周期で出力する。このパルスは、抵抗Ｒ１を介してカップリングコンデンサＣ１に供給され、カップリングコンデンサＣ１を充電する。なお、実際には、端子Ｔ１，Ｔ２と車体との間に浮遊容量が存在し、パルスによって浮遊容量にも充電が行われる。カップリングコンデンサＣ１への充電によって、図１のａ点の電位が上昇する。このａ点の電位はフィルタ回路３を介して、入力電圧ＶとしてＣＰＵ１に入力される。入力電圧Ｖは、図２（ｃ）のような波形となる。
【００４０】
端子Ｔ３に、ＥＣＵ２００から故障診断指令信号が入力されていない場合（図２（ｂ））は、ＣＰＵ１は、擬似漏電回路４へ駆動信号を出力しない。このため、擬似漏電回路４のトランジスタＱはオフしている。
【００４１】
ＣＰＵ１の電圧検出部６は、入力電圧Ｖに基づいて、カップリングコンデンサＣ１の電圧を検出する。この電圧の検出は、カップリングコンデンサＣ１に供給されるパルスが立ち下がる時刻（あるいはその直前）において行われる。検出されたカップリングコンデンサＣ１の電圧を、以下では「検出電圧」という。
【００４２】
漏電判定部７は、電圧検出部６で検出された検出電圧と、メモリ５に記憶されている閾値ＳＨとを比較して、その比較結果に基づき漏電の有無を判定する。バッテリ３０に漏電が生じていなければ、図２（ｃ）のＡで示すように、検出電圧が閾値ＳＨを超える。したがって、漏電判定部７は「漏電なし」と判定し、ＣＰＵ１から端子４を介して、ＥＣＵ２００へ漏電検出信号は出力されない（図２（ｄ）で漏電検出信号がＯＦＦ）。
【００４３】
一方、バッテリ３０に漏電が生じていると、漏電インピーダンスのためにカップリングコンデンサＣ１の電圧が減少する。したがって、図２（ｃ）のＢで示すように、検出電圧が閾値ＳＨを超えず、漏電判定部７は「漏電あり」と判定する。そして、ＣＰＵ１から端子４を介して、ＥＣＵ２００へ漏電検出信号が出力される（図２（ｄ）で漏電検出信号がＯＮ）。
【００４４】
次に、ＥＣＵ２００が行う故障診断について説明する。この故障診断には、コンタクタ１１、１２を閉状態にして行う故障診断と、コンタクタ１１、１２を開状態にして行う故障診断の２種類がある。コンタクタ１１、１２は、ＥＣＵ２００からの「閉」指令信号を受けて閉状態となり、ＥＣＵ２００からの「開」指令信号を受けて開状態となる。
【００４５】
図４のフローチャートは、コンタクタ１１、１２を閉状態にして行う故障診断の手順を表している。ＥＣＵ２００から漏電検出装置１００の端子Ｔ３へ、故障診断指令信号が入力されると（図３（ｂ）で故障診断指令信号がＯＮ）、ＣＰＵ１から擬似漏電回路４へ駆動信号が与えられ、トランジスタＱがオンする（ステップＳ１０１）。この後、ＥＣＵ２００は、漏電検出装置１００から漏電検出信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００４６】
異常が発生してなければ、図５に示すように、ＥＣＵ２００から出力される「閉」指令信号により、コンタクタ１１、１２は閉状態となっているから、トランジスタＱのオンにより、破線で示す電流経路Ｘが形成される。すなわち、パルス発生器２→抵抗Ｒ１→カップリングコンデンサＣ１→端子Ｔ１→ケーブルＬ１→コンタクタ１１→ケーブルＬ２→端子Ｔ２→カップリングコンデンサＣ３→擬似漏電回路４の経路に電流が流れる。
【００４７】
擬似漏電回路４のトランジスタＱのエミッタはグランドＧ（車体）に接地されているので、上記経路に電流が流れることによって、バッテリ３０と車体との間で実際に漏電が生じた場合と同様の、擬似的な漏電状態が作り出される。
【００４８】
この擬似漏電状態においては、パルス発生器２が出力するパルスにより、カップリングコンデンサＣ１が充電されるとともに、カップリングコンデンサＣ３も充電される。このため、ａ点の電位すなわち入力電圧Ｖが減少する。その結果、図３（ｃ）のＢのように、カップリングコンデンサＣ１の検出電圧が閾値ＳＨ未満となるので、漏電判定部７は「漏電あり」と判定する。
【００４９】
漏電判定部７が上記のように判定すると、図５に示したように、ＣＰＵ１は、漏電検出信号を端子４へ出力し（図３（ｄ）で漏電検出信号がＯＮ）、ＥＣＵ２００がこの漏電検出信号を受信する（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）。
【００５０】
ＥＣＵ２００は、コンタクタ１１、１２に対して「閉」指令信号を出力している状態で、トランジスタＱのオン時に漏電検出信号を受信したことで、漏電検出装置１００やケーブルＬ１、Ｌ２、コンタクタ１１に異常が発生していないと判定する（ステップＳ１０３）。
【００５１】
一方、擬似漏電回路４の故障、ケーブルＬ１、Ｌ２の断線、コンタクタ１１のオープン故障などの異常（後述するコンタクタ溶着以外の異常）が発生すると、図６に示すように、前述の電流経路Ｘ（図５）が形成されない。図６は、コンタクタ１１が開状態から閉状態へ切り替わらないオープン故障が発生した場合を示している。この結果、擬似的な漏電状態が作り出されないため、漏電判定部７は「漏電なし」と判定する。したがって、ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ１から漏電検出信号を受信しない（ステップＳ１０２；ＮＯ）。
【００５２】
ＥＣＵ２００は、コンタクタ１１、１２に対して「閉」指令信号を出力している状態で、トランジスタＱのオン時に漏電検出信号を受信しないことで、上記のような異常が発生したと判定する（ステップＳ１０４）。異常が発生した場合、ＥＣＵ２００は、警報を出力するなどの処置を行う。
【００５３】
図７のフローチャートは、コンタクタ１１、１２を開状態にして行う故障診断の手順を表している。ＥＣＵ２００から漏電検出装置１００の端子Ｔ３へ、故障診断指令信号が入力されると（図３（ｂ）で故障診断指令信号がＯＮ）、ＣＰＵ１から擬似漏電回路４へ駆動信号が与えられ、トランジスタＱがオンする（ステップＳ２０１）。この後、ＥＣＵ２００は、漏電検出装置１００から漏電検出信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００５４】
コンタクタ１１に溶着が発生してなければ、図８で示したように、ＥＣＵ２００から出力される「開」指令信号により、コンタクタ１１は開状態となっているから、図５の電流経路Ｘは形成されない。つまり、擬似的な漏電状態は作り出されない。このため、漏電判定部７は「漏電なし」と判定する。したがって、ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ１から漏電検出信号を受信しない（ステップＳ２０２；ＮＯ）。
【００５５】
ＥＣＵ２００は、コンタクタ１１、１２に対して「開」指令信号を出力している状態で、トランジスタＱのオン時に漏電検出信号を受信しないことで、コンタクタ１１に溶着が発生していないと判定する（ステップＳ２０４）。
【００５６】
一方、コンタクタ１１に溶着が発生していると、図９で示したように、ＥＣＵ２００から「開」指令信号が出力されても、コンタクタ１１は閉状態のままとなるので、トランジスタＱがオンすることで、図５の場合と同じ電流経路Ｘが形成される。この結果、擬似的な漏電状態が作り出されるため、漏電判定部７は「漏電あり」と判定する。したがって、ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ１から漏電検出信号を受信する（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）。
【００５７】
ＥＣＵ２００は、コンタクタ１１、１２に対して「開」指令信号を出力している状態で、トランジスタＱのオン時に漏電検出信号を受信したことで、コンタクタ１１に溶着が発生したと判定する（ステップＳ２０３）。コンタクタ１１の溶着が発生した場合、ＥＣＵ２００は、警報を出力するなどの処置を行う。
【００５８】
このように、本実施形態においては、コンタクタ１１、１２を開状態にして行う故障診断において、コンタクタ１１に溶着が発生している場合は、擬似漏電回路４のスイッチング素子Ｑをオンにしたとき、コンタクタ１１から端子Ｔ２を介して擬似漏電回路４に電流が流れる。このため、漏電判定部７は「漏電あり」と判定するので、ＥＣＵ２００は、この判定結果に基づいて、コンタクタ１１の溶着を検出することができる。また、コンタクタ１１からスイッチング素子Ｑへ至る電流経路が形成されるので、特許文献４のような溶着検出リレーを設けなくても、スイッチング素子Ｑだけで溶着の検出が可能となる。これにより、部品数を少なくして、回路構成を簡略化することができる。
【００５９】
なお、ＥＣＵ２００による上述した故障診断とは別に、漏電検出装置１００は、それ単体で自己診断機能を備えている。自己診断にあたっては、ケーブルＬ２の一端の接続点をｃ点からｂ点に変更し、擬似漏電回路４のトランジスタＱをオンにして、バッテリ３０を擬似漏電状態にする。そして、この擬似漏電状態で漏電判定部７が「漏電あり」と判定するか否かが、診断部８により判定される。判定部７が「漏電あり」と判定した場合は、診断部８は、漏電検出装置１００が正常に動作していると診断する。一方、判定部７が「漏電なし」と判定した場合は、診断部８は、漏電検出装置１００が正常に動作していないと診断する。診断部８の診断結果は、図示しない端子を介して、ＥＣＵ２００へ通知される。
【００６０】
上述した実施形態（図１）では、ケーブルＬ２の一端がｃ点に接続されているので、２つのコンタクタ１１、１２のうち、コンタクタ１１の溶着有無を検出する場合を例に挙げた。これに対して、コンタクタ１２の溶着有無を検出するには、図１０に示すように、ケーブルＬ２の一端を、コンタクタ１２と高電圧ユニット２０との間のｄ点に接続すればよい。すなわち、ケーブルＬ２の一端を、コンタクタ１２を介してバッテリ３０の正極に接続すればよい。
【００６１】
また、コンタクタ１１、１２の両方について溶着有無を検出するには、図１１に示すように、コンタクタ１１と端子Ｔ２との接続、およびコンタクタ１２と端子Ｔ２との接続を切り替えるスイッチ４０を設ければよい。スイッチ４０の切り替えは、ＥＣＵ２００によって行われる。切替手段としては、スイッチ以外に、リレーやトランジスタなどを用いることも可能である。
【００６２】
本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、前記の実施形態では、漏電検出装置１００とＥＣＵ２００とを別ユニットとし、２つのユニットによって溶着検出装置が構成される場合を例に挙げた。これに対し、漏電検出装置１００とＥＣＵ２００とを１つのユニットに統合し、当該ユニットによって溶着検出装置が構成されるようにしてもよい。
【００６３】
また、前記の実施形態では、擬似漏電回路４のスイッチング素子をトランジスタＱで構成した例を示したが、スイッチング素子として、ＦＥＴやリレーを用いてもよい。
【００６４】
さらに、前記の実施形態では、電気自動車に搭載される漏電検出装置に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、電気自動車以外の用途に用いられる漏電検出装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ ＣＰＵ
２ パルス発生器
４ 擬似漏電回路
６ 電圧検出部
７ 漏電判定部
８ 自己診断部
１１ コンタクタ（第１コンタクタ）
１２ コンタクタ（第２コンタクタ）
３０ バッテリ（直流電源）
４０ スイッチ（切替手段）
１００ 漏電検出装置
２００ ＥＣＵ（制御手段）
Ｃ１ カップリングコンデンサ
Ｇ グランド
Ｔ１ 端子（第１端子）
Ｔ２ 端子（第２端子）
Ｌ１ ケーブル（第１ケーブル）
Ｌ２ ケーブル（第２ケーブル）
Ｑ トランジスタ（スイッチング素子）
Ｘ 電流経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気自動車において、直流電源の漏電を検出するために用いられる漏電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車においては、モータや車載機器を駆動するための高電圧の直流電源が搭載される。この直流電源は、グランドに接地されている車体と電気的に絶縁されている。しかしながら、何らかの原因により、直流電源と車体との間で絶縁不良や短絡等が発生した場合、直流電源からグランドへ至る経路に電流が流れ、漏電が生じる。そこで、この漏電を検出するための漏電検出装置が、直流電源に付設される。
【０００３】
漏電検出装置には、漏電検出を正常に行えるか否かを診断することができる、いわゆる自己診断機能を備えたものがある。後記の特許文献１、２には、自己診断機能を備えた漏電検出装置が記載されている。
【０００４】
特許文献１では、検出抵抗と絶縁抵抗との接続点と、グランドとの間に、自己診断用抵抗およびスイッチング素子が直列に接続されている。自己診断時には、スイッチング素子がオンの状態で、検出抵抗と絶縁抵抗との接続点に現れる電圧の値が基準値と異なる場合に、検出抵抗の劣化または故障と判定する。
【０００５】
特許文献２では、カップリングコンデンサを通じて対地絶縁回路にパルス電圧を印加し、対地絶縁回路に流れる漏電電流に略比例する信号電圧の大きさに応じて、対地絶縁回路の絶縁良否を判定する絶縁性能診断装置において、対地絶縁回路の対地絶縁抵抗が低下した場合と同じ信号変化を生じさせる疑似絶縁低下回路が設けられている。
【０００６】
また、後記の特許文献３には、外部強制漏電回路および自己診断回路を備えたバッテリパック検査装置が記載されている。この検査装置では、外部強制漏電回路をバッテリパックにコンタクタを介して接続し、自己診断回路をオン状態にした後、外部強制漏電回路を作動させて漏電の有無を検出する。
【０００７】
また、後記の特許文献４には、自己診断回路を備えた漏電センサを利用して、バッテリと外部充電器との間に設けられるコンタクタの溶着有無を検出する溶着検出装置が記載されている。
【０００８】
図１２は、特許文献４に記載されている溶着検出装置の概略構成図である。漏電検出装置５０は、パルス発生器５１、漏電判定部５２、カップリングコンデンサ５３、アースリレー５４、および抵抗５５を含む。アースリレー５４と抵抗５５は、擬似漏電回路を構成している。カップリングコンデンサ５３の一端は、パルス発生器５１に接続されている。カップリングコンデンサ５３の他端は、バッテリ６０の負極に接続されている。漏電判定部５２は、カップリングコンデンサ５３とパルス発生器５１との接続点に接続されている。アースリレー５４の一端は、カップリングコンデンサ５３の他端に接続されている。アースリレー５４の他端は、抵抗５５の一端に接続されている。抵抗５５の他端は、グランドに接地されている。
【０００９】
バッテリ６０と外部充電器７０との間には、コンタクタ（充電リレー）７１、７２が接続されている。コンタクタ７１の一端は、バッテリ６０の負極に接続されている。コンタクタ７１の他端は、溶着検出リレー７３を介して、アースリレー５４と抵抗５５の接続点に接続されている。コンタクタ７２の一端は、バッテリ６０の正極に接続されている。コンタクタ７２の他端は、溶着検出リレー７４を介して、アースリレー５４と抵抗５５の接続点に接続されている。バッテリ制御部８０は、上位装置であって、漏電検出装置５０およびコンタクタ７１、７２のそれぞれの動作を制御する。
【００１０】
図１２の装置において、漏電検出装置５０の自己診断を行うには、アースリレー５４をオンにする。アースリレー５４がオンになると、バッテリ６０から、アースリレー５４および抵抗５５を経て、グランドに至る電流経路が形成される。これにより、バッテリ６０は擬似漏電状態となる。このため、カップリングコンデンサ５３の電圧が減少し、この電圧変化に基づいて、漏電判定部５２は、漏電検出装置５０が正常に機能していると判定する。
【００１１】
また、図１２の装置において、コンタクタ７１、７２の溶着検出を行うには、アースリレー５４をオフにする。そして、溶着検出リレー７３、７４を交互に閉じて、コンタクタ７１、７２を、それぞれ溶着検出リレー７３、７４を介して、抵抗５５に接続する。このとき、コンタクタ７１、７２に溶着が発生してなければ、コンタクタ７１、７２から、溶着検出リレー７３、７４および抵抗５５を介して、グランドに至る電流経路は形成されない。したがって、カップリングコンデンサ５３の電圧は減少しないので、漏電判定部５２は、コンタクタ７１、７２に溶着が発生していないと判定する。
【００１２】
一方、コンタクタ７１、７２の一方または両方に溶着が発生していると、コンタクタ７１、７２から、溶着検出リレー７３、７４および抵抗５５を介して、グランドに至る電流経路が形成される。このため、カップリングコンデンサ５３の電圧が減少し、漏電判定部５２は、コンタクタ７１、７２に溶着が発生していると判定する。
【００１３】
このように、特許文献４の溶着検出装置では、漏電検出装置５０を利用して、コンタクタ７１、７２の溶着有無を検出することができる。その一方で、この装置では、アースリレー５４と抵抗５５とで構成される擬似漏電回路が、カップリングコンデンサ５３とバッテリ６０との接続点に接続されている。また、アースリレー５４と抵抗５５との接続点に、溶着検出リレー７３、７４を介してコンタクタ７１、７２が接続される構成となっている。そして、溶着検出時には、アースリレー５４をオフにする必要がある。したがって、コンタクタ７１、７２の溶着を検出するためには、アースリレー５４とは別に、溶着検出リレー７３、７４を設けなければならず、回路構成が複雑になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−１２７８２１号公報
【特許文献２】特開２００７−１６３２９１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８１３６８号公報
【特許文献４】特開２０１０−１７８４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、漏電検出装置を利用してコンタクタの溶着有無を検出できる溶着検出装置を、簡単な構成によって実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るコンタクタの溶着検出装置は、一端が直流電源の一方の極に接続されるカップリングコンデンサと、このカップリングコンデンサの他端にパルスを供給するパルス発生器と、前記パルスにより充電されるカップリングコンデンサの電圧を検出する電圧検出部と、この電圧検出部が検出した電圧に基づいて、直流電源の漏電の有無を判定する漏電判定部と、スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子がオンすることにより、直流電源を擬似的に漏電状態にする擬似漏電回路と、この擬似漏電回路により直流電源を擬似的に漏電状態にした場合に、漏電判定部が漏電ありと判定したか否かを診断する自己診断部と、直流電源の一方の極に一端が接続された第１ケーブルの他端を、カップリングコンデンサの一端に接続するための第１端子と、直流電源の一方の極または他方の極にコンタクタを介して一端が接続された第２ケーブルの他端を、擬似漏電回路に接続するための第２端子と、コンタクタの開閉を制御するとともに、当該コンタクタの開閉状態と漏電判定部の判定結果とに基づいて、コンタクタの溶着の有無を判定する制御手段とを備える。そして、コンタクタが閉状態にあり、かつスイッチング素子がオン状態にあるときに、パルス発生器から、カップリングコンデンサ、第１端子、第１ケーブル、コンタクタ、第２ケーブル、および第２端子を経由して、擬似漏電回路へ至る電流経路が形成される。
【００１７】
このようにすると、コンタクタを開状態にして行う故障診断において、コンタクタに溶着が発生している場合は、擬似漏電回路のスイッチング素子をオンにしたとき、コンタクタから第２端子を介して擬似漏電回路に電流が流れる。このため、漏電判定部は「漏電あり」と判定するので、制御手段は、この判定結果に基づいて、コンタクタの溶着を検出することができる。また、コンタクタからスイッチング素子へ至る電流経路が形成されるので、特許文献４のように溶着検出リレーを設けなくても、スイッチング素子だけで溶着の検出が可能となる。
【００１８】
本発明において、制御手段は、コンタクタを開状態にする指令信号を出力し、この指令信号を出力している状態で、スイッチング素子がオンした場合に、漏電判定部が漏電ありと判定したときは、コンタクタに溶着が発生したと判定することができる。
【００１９】
また、本発明において、制御手段は、コンタクタを開状態または閉状態にする指令信号を出力し、コンタクタを開状態にする指令信号を出力している状態で、スイッチング素子がオンした場合に、漏電判定部が漏電ありと判定したときは、コンタクタに溶着が発生したと判定し、コンタクタを閉状態にする指令信号を出力している状態で、スイッチング素子がオンした場合に、漏電判定部が漏電なしと判定したときは、コンタクタの溶着以外の異常が発生したと判定するようにしてもよい。
【００２０】
また、本発明において、コンタクタは、直流電源の負極に接続される第１コンタクタと、直流電源の正極に接続される第２コンタクタとからなり、第１コンタクタと第２端子との接続、および第２コンタクタと第２端子との接続を切り替える切替手段を設けてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、漏電検出装置を利用してコンタクタの溶着有無を判定できる溶着検出装置を、簡単な構成によって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る溶着検出装置を示した回路図である。
【図２】漏電検出装置の通常時の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】漏電検出装置の故障診断時の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】コンタクタを閉状態にした場合の故障診断のフローチャートである。
【図５】コンタクタを閉状態にした場合の正常状態の回路図である。
【図６】コンタクタを閉状態にした場合の異常状態の回路図である。
【図７】コンタクタを開状態にした場合の故障診断のフローチャートである。
【図８】コンタクタを開状態にした場合の正常状態の回路図である。
【図９】コンタクタを開状態にした場合の異常状態の回路図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る溶着検出装置を示した回路図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態に係る溶着検出装置を示した回路図である。
【図１２】従来の溶着検出装置を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には同一符号を付してある。以下では、本発明を電気自動車に搭載される漏電検出装置に適用した場合を例に挙げる。
【００２４】
図１において、漏電検出装置１００は、直流電源であるバッテリ３０の漏電を検出するものであって、上位装置であるＥＣＵ（電子制御ユニット）２００と接続されている。漏電検出装置１００とＥＣＵ２００により、コンタクタの溶着検出装置が構成される。ＥＣＵ２００は、本発明における「制御手段」の一例である。
【００２５】
漏電検出装置１００は、ＣＰＵ１、パルス発生器２、フィルタ回路３、擬似漏電回路４、メモリ５、抵抗Ｒ１、カップリングコンデンサＣ１，Ｃ３、および端子Ｔ１〜Ｔ４を備えている。
【００２６】
ＣＰＵ１は、漏電検出装置１００の動作を制御するもので、電圧検出部６、漏電判定部７、および自己診断部８を備えている。実際には、これらのブロック６〜８の各機能は、ソフトウェアによって実現される。パルス発生器２は、ＣＰＵ１からの指令に基づき、所定周波数のパルスを生成する。抵抗Ｒ１はパルス発生器２の出力側に接続されている。カップリングコンデンサＣ１は、バッテリ３０と漏電検出装置１００とを直流的に分離するためのコンデンサであって、抵抗Ｒ１と端子Ｔ１（第１端子）との間に接続されている。
【００２７】
フィルタ回路３は、抵抗Ｒ１とカップリングコンデンサＣ１との接続点（ａ点）と、ＣＰＵ１との間に設けられている。このフィルタ回路３は、ＣＰＵ１に入力される電圧のノイズを除去するためのもので、抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ２からなる。抵抗Ｒ２の一端はａ点に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、ＣＰＵ１に接続されているとともに、コンデンサＣ２の一端に接続されている。コンデンサＣ２の他端は、グランドＧに接地されている。なお、本実施形態の場合、グランドＧは電気自動車の車体である。
【００２８】
擬似漏電回路４と端子Ｔ２（第２端子）との間には、カップリングコンデンサＣ３が接続されている。このカップリングコンデンサＣ３は、カップリングコンデンサＣ１と同様に、バッテリ３０と漏電検出装置１００とを直流的に分離するためのコンデンサである。
【００２９】
擬似漏電回路４は、トランジスタＱおよび抵抗Ｒ３〜Ｒ５からなる。トランジスタＱのコレクタには抵抗Ｒ３が接続されており、カップリングコンデンサＣ３は、抵抗Ｒ３と直列に接続されている。トランジスタＱのエミッタは、グランドＧに接地されている。トランジスタＱのベースは、抵抗Ｒ５を介して、ＣＰＵ１に接続されている。抵抗Ｒ４は、トランジスタＱのベースとエミッタとにまたがって接続されている。トランジスタＱは、本発明における「スイッチング素子」の一例である。
【００３０】
メモリ５は、ＲＯＭやＲＡＭなどからなる。このメモリ５には、ＣＰＵ１の動作プログラムや制御用データが記憶されているとともに、後述する漏電有無判定のための閾値ＳＨが記憶されている。
【００３１】
ＣＰＵ１において、電圧検出部６は、ａ点からフィルタ回路３を介してＣＰＵ１に取り込まれる入力電圧Ｖに基づいて、カップリングコンデンサＣ１の電圧を検出する。
【００３２】
漏電判定部７は、電圧検出部６が検出した電圧を閾値ＳＨと比較し、その比較結果に基づいて、バッテリ３０の漏電有無を判定する。
【００３３】
自己診断部８は、漏電検出装置１００が正常に動作するか否かを診断する自己診断時に、擬似漏電回路４を駆動してバッテリ３０を擬似的に漏電状態にする。そして、この擬似漏電状態において漏電判定部７が「漏電あり」と判定したか否かを診断する。
【００３４】
バッテリ３０は、コンタクタ１１、１２を介して、高電圧ユニット２０に接続されている。コンタクタ１１（第１コンタクタ）は、バッテリ３０の負極と高電圧ユニット２０との間に接続されており、コンタクタ１２（第２コンタクタ）は、バッテリ３０の正極と高電圧ユニット２０との間に接続されている。高電圧ユニット２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ回路などから構成され、図示しないモータや車載機器に電源を供給する。
【００３５】
ケーブルＬ１（第１ケーブル）の一端は、ｂ点において、バッテリ３０の負極に接続されている。ケーブルＬ１の他端は、漏電検出装置１００の端子Ｔ１に接続され、この端子Ｔ１を介して、カップリングコンデンサＣ１の一端に接続されている。
【００３６】
ケーブルＬ２（第２ケーブル）の一端は、コンタクタ１１と高電圧ユニット２０との間のｃ点に接続されていて、コンタクタ１１を介してバッテリ３０の負極に接続されている。ケーブルＬ２の他端は、漏電検出装置１００の端子Ｔ２に接続され、端子Ｔ２およびカップリングコンデンサＣ３を介して、擬似漏電回路４に接続されている。
【００３７】
漏電検出装置１００の端子Ｔ３、Ｔ４は、ＣＰＵ１に接続されている。端子Ｔ３へは、後述する故障診断を行う場合に、ＥＣＵ２００から故障診断指令信号が入力される。この指令信号は、例えば、イグニッションスイッチ（図示省略）がオンしてから一定時間が経過した後に、ＥＣＵ２００から出力される。端子Ｔ４からは、漏電が検出された場合に、ＥＣＵ２００へ漏電検出信号が出力される。なお、漏電検出装置１００は、端子Ｔ３、Ｔ４以外にも、ＥＣＵ２００との間で通信を行う端子を備えているが、本発明とは直接関係がないので、図示を省略してある。
【００３８】
次に、漏電検出装置１００の基本的な動作について説明する。
【００３９】
パルス発生器２は、図２（ａ）に示すような矩形波のパルスを所定周期で出力する。このパルスは、抵抗Ｒ１を介してカップリングコンデンサＣ１に供給され、カップリングコンデンサＣ１を充電する。なお、実際には、端子Ｔ１，Ｔ２と車体との間に浮遊容量が存在し、パルスによって浮遊容量にも充電が行われる。カップリングコンデンサＣ１への充電によって、図１のａ点の電位が上昇する。このａ点の電位はフィルタ回路３を介して、入力電圧ＶとしてＣＰＵ１に入力される。入力電圧Ｖは、図２（ｃ）のような波形となる。
【００４０】
端子Ｔ３に、ＥＣＵ２００から故障診断指令信号が入力されていない場合（図２（ｂ））は、ＣＰＵ１は、擬似漏電回路４へ駆動信号を出力しない。このため、擬似漏電回路４のトランジスタＱはオフしている。
【００４１】
ＣＰＵ１の電圧検出部６は、入力電圧Ｖに基づいて、カップリングコンデンサＣ１の電圧を検出する。この電圧の検出は、カップリングコンデンサＣ１に供給されるパルスが立ち下がる時刻（あるいはその直前）において行われる。検出されたカップリングコンデンサＣ１の電圧を、以下では「検出電圧」という。
【００４２】
漏電判定部７は、電圧検出部６で検出された検出電圧と、メモリ５に記憶されている閾値ＳＨとを比較して、その比較結果に基づき漏電の有無を判定する。バッテリ３０に漏電が生じていなければ、図２（ｃ）のＡで示すように、検出電圧が閾値ＳＨを超える。したがって、漏電判定部７は「漏電なし」と判定し、ＣＰＵ１から端子４を介して、ＥＣＵ２００へ漏電検出信号は出力されない（図２（ｄ）で漏電検出信号がＯＦＦ）。
【００４３】
一方、バッテリ３０に漏電が生じていると、漏電インピーダンスのためにカップリングコンデンサＣ１の電圧が減少する。したがって、図２（ｃ）のＢで示すように、検出電圧が閾値ＳＨを超えず、漏電判定部７は「漏電あり」と判定する。そして、ＣＰＵ１から端子４を介して、ＥＣＵ２００へ漏電検出信号が出力される（図２（ｄ）で漏電検出信号がＯＮ）。
【００４４】
次に、ＥＣＵ２００が行う故障診断について説明する。この故障診断には、コンタクタ１１、１２を閉状態にして行う故障診断と、コンタクタ１１、１２を開状態にして行う故障診断の２種類がある。コンタクタ１１、１２は、ＥＣＵ２００からの「閉」指令信号を受けて閉状態となり、ＥＣＵ２００からの「開」指令信号を受けて開状態となる。
【００４５】
図４のフローチャートは、コンタクタ１１、１２を閉状態にして行う故障診断の手順を表している。ＥＣＵ２００から漏電検出装置１００の端子Ｔ３へ、故障診断指令信号が入力されると（図３（ｂ）で故障診断指令信号がＯＮ）、ＣＰＵ１から擬似漏電回路４へ駆動信号が与えられ、トランジスタＱがオンする（ステップＳ１０１）。この後、ＥＣＵ２００は、漏電検出装置１００から漏電検出信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００４６】
異常が発生してなければ、図５に示すように、ＥＣＵ２００から出力される「閉」指令信号により、コンタクタ１１、１２は閉状態となっているから、トランジスタＱのオンにより、破線で示す電流経路Ｘが形成される。すなわち、パルス発生器２→抵抗Ｒ１→カップリングコンデンサＣ１→端子Ｔ１→ケーブルＬ１→コンタクタ１１→ケーブルＬ２→端子Ｔ２→カップリングコンデンサＣ３→擬似漏電回路４の経路に電流が流れる。
【００４７】
擬似漏電回路４のトランジスタＱのエミッタはグランドＧ（車体）に接地されているので、上記経路に電流が流れることによって、バッテリ３０と車体との間で実際に漏電が生じた場合と同様の、擬似的な漏電状態が作り出される。
【００４８】
この擬似漏電状態においては、パルス発生器２が出力するパルスにより、カップリングコンデンサＣ１が充電されるとともに、カップリングコンデンサＣ３も充電される。このため、ａ点の電位すなわち入力電圧Ｖが減少する。その結果、図３（ｃ）のＢのように、カップリングコンデンサＣ１の検出電圧が閾値ＳＨ未満となるので、漏電判定部７は「漏電あり」と判定する。
【００４９】
漏電判定部７が上記のように判定すると、図５に示したように、ＣＰＵ１は、漏電検出信号を端子４へ出力し（図３（ｄ）で漏電検出信号がＯＮ）、ＥＣＵ２００がこの漏電検出信号を受信する（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）。
【００５０】
ＥＣＵ２００は、コンタクタ１１、１２に対して「閉」指令信号を出力している状態で、トランジスタＱのオン時に漏電検出信号を受信したことで、漏電検出装置１００やケーブルＬ１、Ｌ２、コンタクタ１１に異常が発生していないと判定する（ステップＳ１０３）。
【００５１】
一方、擬似漏電回路４の故障、ケーブルＬ１、Ｌ２の断線、コンタクタ１１のオープン故障などの異常（後述するコンタクタ溶着以外の異常）が発生すると、図６に示すように、前述の電流経路Ｘ（図５）が形成されない。図６は、コンタクタ１１が開状態から閉状態へ切り替わらないオープン故障が発生した場合を示している。この結果、擬似的な漏電状態が作り出されないため、漏電判定部７は「漏電なし」と判定する。したがって、ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ１から漏電検出信号を受信しない（ステップＳ１０２；ＮＯ）。
【００５２】
ＥＣＵ２００は、コンタクタ１１、１２に対して「閉」指令信号を出力している状態で、トランジスタＱのオン時に漏電検出信号を受信しないことで、上記のような異常が発生したと判定する（ステップＳ１０４）。異常が発生した場合、ＥＣＵ２００は、警報を出力するなどの処置を行う。
【００５３】
図７のフローチャートは、コンタクタ１１、１２を開状態にして行う故障診断の手順を表している。ＥＣＵ２００から漏電検出装置１００の端子Ｔ３へ、故障診断指令信号が入力されると（図３（ｂ）で故障診断指令信号がＯＮ）、ＣＰＵ１から擬似漏電回路４へ駆動信号が与えられ、トランジスタＱがオンする（ステップＳ２０１）。この後、ＥＣＵ２００は、漏電検出装置１００から漏電検出信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
【００５４】
コンタクタ１１に溶着が発生してなければ、図８で示したように、ＥＣＵ２００から出力される「開」指令信号により、コンタクタ１１は開状態となっているから、図５の電流経路Ｘは形成されない。つまり、擬似的な漏電状態は作り出されない。このため、漏電判定部７は「漏電なし」と判定する。したがって、ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ１から漏電検出信号を受信しない（ステップＳ２０２；ＮＯ）。
【００５５】
ＥＣＵ２００は、コンタクタ１１、１２に対して「開」指令信号を出力している状態で、トランジスタＱのオン時に漏電検出信号を受信しないことで、コンタクタ１１に溶着が発生していないと判定する（ステップＳ２０４）。
【００５６】
一方、コンタクタ１１に溶着が発生していると、図９で示したように、ＥＣＵ２００から「開」指令信号が出力されても、コンタクタ１１は閉状態のままとなるので、トランジスタＱがオンすることで、図５の場合と同じ電流経路Ｘが形成される。この結果、擬似的な漏電状態が作り出されるため、漏電判定部７は「漏電あり」と判定する。したがって、ＥＣＵ２００は、ＣＰＵ１から漏電検出信号を受信する（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）。
【００５７】
ＥＣＵ２００は、コンタクタ１１、１２に対して「開」指令信号を出力している状態で、トランジスタＱのオン時に漏電検出信号を受信したことで、コンタクタ１１に溶着が発生したと判定する（ステップＳ２０３）。コンタクタ１１の溶着が発生した場合、ＥＣＵ２００は、警報を出力するなどの処置を行う。
【００５８】
このように、本実施形態においては、コンタクタ１１、１２を開状態にして行う故障診断において、コンタクタ１１に溶着が発生している場合は、擬似漏電回路４のスイッチング素子Ｑをオンにしたとき、コンタクタ１１から端子Ｔ２を介して擬似漏電回路４に電流が流れる。このため、漏電判定部７は「漏電あり」と判定するので、ＥＣＵ２００は、この判定結果に基づいて、コンタクタ１１の溶着を検出することができる。また、コンタクタ１１からスイッチング素子Ｑへ至る電流経路が形成されるので、特許文献４のような溶着検出リレーを設けなくても、スイッチング素子Ｑだけで溶着の検出が可能となる。これにより、部品数を少なくして、回路構成を簡略化することができる。
【００５９】
なお、ＥＣＵ２００による上述した故障診断とは別に、漏電検出装置１００は、それ単体で自己診断機能を備えている。自己診断にあたっては、ケーブルＬ２の一端の接続点をｃ点からｂ点に変更し、擬似漏電回路４のトランジスタＱをオンにして、バッテリ３０を擬似漏電状態にする。そして、この擬似漏電状態で漏電判定部７が「漏電あり」と判定するか否かが、診断部８により判定される。判定部７が「漏電あり」と判定した場合は、診断部８は、漏電検出装置１００が正常に動作していると診断する。一方、判定部７が「漏電なし」と判定した場合は、診断部８は、漏電検出装置１００が正常に動作していないと診断する。診断部８の診断結果は、図示しない端子を介して、ＥＣＵ２００へ通知される。
【００６０】
上述した実施形態（図１）では、ケーブルＬ２の一端がｃ点に接続されているので、２つのコンタクタ１１、１２のうち、コンタクタ１１の溶着有無を検出する場合を例に挙げた。これに対して、コンタクタ１２の溶着有無を検出するには、図１０に示すように、ケーブルＬ２の一端を、コンタクタ１２と高電圧ユニット２０との間のｄ点に接続すればよい。すなわち、ケーブルＬ２の一端を、コンタクタ１２を介してバッテリ３０の正極に接続すればよい。
【００６１】
また、コンタクタ１１、１２の両方について溶着有無を検出するには、図１１に示すように、コンタクタ１１と端子Ｔ２との接続、およびコンタクタ１２と端子Ｔ２との接続を切り替えるスイッチ４０を設ければよい。スイッチ４０の切り替えは、ＥＣＵ２００によって行われる。切替手段としては、スイッチ以外に、リレーやトランジスタなどを用いることも可能である。
【００６２】
本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、前記の実施形態では、漏電検出装置１００とＥＣＵ２００とを別ユニットとし、２つのユニットによって溶着検出装置が構成される場合を例に挙げた。これに対し、漏電検出装置１００とＥＣＵ２００とを１つのユニットに統合し、当該ユニットによって溶着検出装置が構成されるようにしてもよい。
【００６３】
また、前記の実施形態では、擬似漏電回路４のスイッチング素子をトランジスタＱで構成した例を示したが、スイッチング素子として、ＦＥＴやリレーを用いてもよい。
【００６４】
さらに、前記の実施形態では、電気自動車に搭載される漏電検出装置に本発明を適用した例を挙げたが、本発明は、電気自動車以外の用途に用いられる漏電検出装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ ＣＰＵ
２ パルス発生器
４ 擬似漏電回路
６ 電圧検出部
７ 漏電判定部
８ 自己診断部
１１ コンタクタ（第１コンタクタ）
１２ コンタクタ（第２コンタクタ）
３０ バッテリ（直流電源）
４０ スイッチ（切替手段）
１００ 漏電検出装置
２００ ＥＣＵ（制御手段）
Ｃ１ カップリングコンデンサ
Ｇ グランド
Ｔ１ 端子（第１端子）
Ｔ２ 端子（第２端子）
Ｌ１ ケーブル（第１ケーブル）
Ｌ２ ケーブル（第２ケーブル）
Ｑ トランジスタ（スイッチング素子）
Ｘ 電流経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が直流電源の一方の極に接続されるカップリングコンデンサと、
前記カップリングコンデンサの他端にパルスを供給するパルス発生器と、
前記パルスにより充電される前記カップリングコンデンサの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した電圧に基づいて、前記直流電源の漏電の有無を判定する漏電判定部と、
スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子がオンすることにより、前記直流電源を擬似的に漏電状態にする擬似漏電回路と、
前記擬似漏電回路により前記直流電源を擬似的に漏電状態にした場合に、前記漏電判定部が漏電ありと判定したか否かを診断する自己診断部と、
前記直流電源の一方の極に一端が接続された第１ケーブルの他端を、前記カップリングコンデンサの一端に接続するための第１端子と、
前記直流電源の一方の極または他方の極にコンタクタを介して一端が接続された第２ケーブルの他端を、前記擬似漏電回路に接続するための第２端子と、
前記コンタクタの開閉を制御するとともに、当該コンタクタの開閉状態と前記漏電判定部の判定結果とに基づいて、前記コンタクタの溶着の有無を判定する制御手段と、を備え、
前記コンタクタが閉状態にあり、かつ前記スイッチング素子がオン状態にあるときに、前記パルス発生器から、前記カップリングコンデンサ、前記第１端子、前記第１ケーブル、前記コンタクタ、前記第２ケーブル、および前記第２端子を経由して、前記擬似漏電回路へ至る電流経路が形成されることを特徴とする、コンタクタの溶着検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコンタクタの溶着検出装置において、
前記制御手段は、
前記コンタクタを開状態にする指令信号を出力し、
前記指令信号を出力している状態で、前記スイッチング素子がオンした場合に、前記漏電判定部が漏電ありと判定したときは、前記コンタクタに溶着が発生したと判定することを特徴とする、コンタクタの溶着検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載のコンタクタの溶着検出装置において、
前記制御手段は、
前記コンタクタを開状態または閉状態にする指令信号を出力し、
前記コンタクタを開状態にする指令信号を出力している状態で、前記スイッチング素子がオンした場合に、前記漏電判定部が漏電ありと判定したときは、前記コンタクタに溶着が発生したと判定し、
前記コンタクタを閉状態にする指令信号を出力している状態で、前記スイッチング素子がオンした場合に、前記漏電判定部が漏電なしと判定したときは、前記コンタクタの溶着以外の異常が発生したと判定することを特徴とする、コンタクタの溶着検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載のコンタクタの溶着検出装置において、
前記コンタクタは、前記直流電源の負極に接続される第１コンタクタと、前記直流電源の正極に接続される第２コンタクタとからなり、
前記第１コンタクタと前記第２端子との接続、および前記第２コンタクタと前記第２端子との接続を切り替える切替手段を設けたことを特徴とする、コンタクタの溶着検出装置。
【請求項１】
一端が直流電源の一方の極に接続されるカップリングコンデンサと、
前記カップリングコンデンサの他端にパルスを供給するパルス発生器と、
前記パルスにより充電される前記カップリングコンデンサの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した電圧に基づいて、前記直流電源の漏電の有無を判定する漏電判定部と、
スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子がオンすることにより、前記直流電源を擬似的に漏電状態にする擬似漏電回路と、
前記擬似漏電回路により前記直流電源を擬似的に漏電状態にした場合に、前記漏電判定部が漏電ありと判定したか否かを診断する自己診断部と、
前記直流電源の一方の極に一端が接続された第１ケーブルの他端を、前記カップリングコンデンサの一端に接続するための第１端子と、
前記直流電源の一方の極または他方の極にコンタクタを介して一端が接続された第２ケーブルの他端を、前記擬似漏電回路に接続するための第２端子と、
前記コンタクタの開閉を制御するとともに、当該コンタクタの開閉状態と前記漏電判定部の判定結果とに基づいて、前記コンタクタの溶着の有無を判定する制御手段と、を備え、
前記コンタクタが閉状態にあり、かつ前記スイッチング素子がオン状態にあるときに、前記パルス発生器から、前記カップリングコンデンサ、前記第１端子、前記第１ケーブル、前記コンタクタ、前記第２ケーブル、および前記第２端子を経由して、前記擬似漏電回路へ至る電流経路が形成されることを特徴とする、コンタクタの溶着検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコンタクタの溶着検出装置において、
前記制御手段は、
前記コンタクタを開状態にする指令信号を出力し、
前記指令信号を出力している状態で、前記スイッチング素子がオンした場合に、前記漏電判定部が漏電ありと判定したときは、前記コンタクタに溶着が発生したと判定することを特徴とする、コンタクタの溶着検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載のコンタクタの溶着検出装置において、
前記制御手段は、
前記コンタクタを開状態または閉状態にする指令信号を出力し、
前記コンタクタを開状態にする指令信号を出力している状態で、前記スイッチング素子がオンした場合に、前記漏電判定部が漏電ありと判定したときは、前記コンタクタに溶着が発生したと判定し、
前記コンタクタを閉状態にする指令信号を出力している状態で、前記スイッチング素子がオンした場合に、前記漏電判定部が漏電なしと判定したときは、前記コンタクタの溶着以外の異常が発生したと判定することを特徴とする、コンタクタの溶着検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載のコンタクタの溶着検出装置において、
前記コンタクタは、前記直流電源の負極に接続される第１コンタクタと、前記直流電源の正極に接続される第２コンタクタとからなり、
前記第１コンタクタと前記第２端子との接続、および前記第２コンタクタと前記第２端子との接続を切り替える切替手段を設けたことを特徴とする、コンタクタの溶着検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−６８４７９（Ｐ２０１３−６８４７９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６３３０（Ｐ２０１１−２０６３３０）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（５１０１２３８３９）オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（５１０１２３８３９）オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
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