具体实施方式

(比较例)

图1是用于说明比较例所涉及的具备漏电检测装置10的电源系统5的结构的图。电源系统5搭载于电动车辆。在电动车辆内，与辅机电池(通常使用12V输出的铅电池)分开地设置电源系统5。电源系统5包括漏电检测装置10和高电压的蓄电部20。蓄电部20包括串联连接的多个单体E1-En。对于单体，能够使用锂离子电池单体、镍氢电池单体、铅电池单体、双电层电容器单体、锂离子电容器单体等。下面，在本说明书中，假定使用锂离子电池单体(标称电压：3.6V-3.7V)的例子。

电动车辆具备作为高电压的负载的逆变器2和马达3。蓄电部20的正极与逆变器2的一端通过正极配线Lp连接，蓄电部20的负极与逆变器2的另一端通过负极配线Lm连接。在正极配线Lp插入有正侧主继电器MRp，在负极配线Lm插入有负侧主继电器MRm。正侧主继电器MRp和负侧主继电器MRm作为用于控制蓄电部20与电动车辆内的高电压的负载之间的导通/切断的接触器发挥功能。此外，也能够使用高耐压且高绝缘的半导体开关来代替继电器。

逆变器2是连接在蓄电部20与马达3之间的双向逆变器。在动力运行时，逆变器2将从蓄电部20供给的直流电力转换为交流电力后供给到马达3。在再生时，将从马达3供给的交流电力转换为直流电力后供给到蓄电部20。马达3例如使用三相交流马达。在动力运行时，马达3与从逆变器2供给的交流电力相应地旋转。在再生时，将由减速产生的旋转能量转换为交流电力后供给到逆变器2。

蓄电部20以与电动车辆的底盘地线绝缘的状态搭载于电动车辆。辅机电池以负极与底盘地线导通的状态搭载于电动车辆。此外，比正侧主继电器MRp靠逆变器2侧的正极配线Lp与底盘地线之间经由正侧Y电容器Cp连接。另外，比负侧主继电器MRm靠逆变器2侧的负极配线Lm与底盘地线之间经由负侧Y电容器Cm连接。正侧Y电容器Cp和负侧Y电容器Cm具有以下作用：分别将正极配线Lp与底盘地线之间以及负极配线Lm与底盘地线之间直流绝缘，并且使正极配线Lp和负极配线Lm的电压稳定化。

在蓄电部20与底盘地线理想绝缘的情况下，蓄电部20的中间电位维持在底盘地线的电位附近。例如，在蓄电部20的两端电压为250V的情况下，蓄电部20的正极电位维持在+125V附近，负极电位维持在-125V附近。在高电压的蓄电部20与底盘地线之间导通的状态下，存在人触碰到电动车辆的露出的导电部而触电的危险。因此，在搭载有高电压的蓄电部20的电动车辆中，需要搭载漏电检测装置10来对连接于高电压的车辆负载的蓄电部20的电流路径与底盘地线之间的绝缘状态进行监视。在图1中，将正极配线Lp与底盘地线间的绝缘状态表示为正侧漏电电阻Rlp，将负极配线Lm与底盘地线间的绝缘状态表示为负侧漏电电阻Rlm。

在比较例中，漏电检测装置10包括耦合电容器Cc、第一电阻R1、AND门G1、第二电阻R2、第一运算放大器OP1以及控制部11。控制部11包括振荡部11a、电压测定部11b以及漏电判定部11c。控制部11例如能够由微型计算机和非易失性存储器(例如EEPROM、闪存)构成。

耦合电容器Cc的一端连接于蓄电部20的电流路径。在图1所示的例子中，耦合电容器Cc的一端与蓄电部20的负极连接。此外，耦合电容器Cc的一端也可以与蓄电部20的正极连接，还可以与蓄电部20内的多个单体E1-En中的任一个单体的节点连接。耦合电容器Cc的另一端经由第一电阻R1与电压输出部的输出端连接。耦合电容器Cc的另一端与第一电阻R1之间的连接点为测定点A。此外，也可以使用其它阻抗元件来代替第一电阻R1。

在图1中，耦合电容器Cc使用了能够比较廉价地实现大容量化的铝电解电容器。铝电解电容器具有极性，在图1中，铝电解电容器的正极与测定点A连接，铝电解电容器的负极与蓄电部20的负极连接。耦合电容器Cc也可以是将多个铝电解电容器串联连接来构成的。在该情况下，即使一个电容器发生短路故障，也能够通过剩余的电容器来维持直流绝缘。

上述的电压输出部生成周期性变化的周期电压，并将生成的周期电压经由第一电阻R1施加于耦合电容器Cc的另一端。以下，在本说明书中，假设使用矩形波电压来作为周期电压的例子。

电压输出部包括振荡部11a和AND门G1。振荡部11a包括多谐振荡器或局部振荡器，用于产生预先设定的频率的矩形波。由振荡部11a生成的矩形波电压被输入到AND门G1的第一输入端子。AND门G1的第二输入端子与电源电位Vcc连接。AND门G1在被输入到第一输入端子的矩形波电压为高电平时输出高电平(电源电位Vcc)，在被输入到第一输入端子的矩形波电压为低电平时输出低电平(接地电位)。接地电位与底盘地线连接。下面，假设电源电位Vcc为5V、接地电位为0V的例子。

AND门G1作为将控制部11与测定点A分离的缓冲器而发挥功能。AND门G1是缓冲器的一例。例如也可以使用OR门或电压跟随器来代替AND门。在使用OR门的情况下，对OR门的第二输入端子连接接地电位。

测定点A经由第二电阻R2与第一运算放大器OP1的非反相输入端子连接。第一运算放大器OP1的反相输入端子与输出端子连接。第一运算放大器OP1作为放大率为1倍且仅进行阻抗变换的电压跟随器而发挥功能。第一运算放大器OP1将测定点A的电压输出到电压测定部11b。

电压测定部11b用于测定测定点A的电压。电压测定部11b包括A/D转换器，该A/D转换器在与由振荡部11a生成的矩形波电压的上升沿及下降沿的定时同步的定时对测定点A的模拟电压进行采样，并将采样得到的模拟电压转换为数字值。在矩形波电压的上升沿的定时采样得到的电压相当于测定出的电压波形的下侧峰值，在矩形波电压的下降沿的定时采样得到的电压相当于测定出的电压波形的上侧峰值。此外，也可以考虑矩形波电压的圆钝(日语：鈍り)，而对应该对下侧峰值进行采样的定时和应该对上侧峰值进行采样的定时进行调整。该A/D转换器将对测定点A的模拟电压进行转换而得到的数字值输出到漏电判定部11c。

漏电判定部11c基于由电压测定部11b测定出的测定点A的电压，来判定蓄电部20的电流路径与底盘地线之间有无漏电。在通过上侧峰值与下侧峰值之差表示的峰峰值小于设定值的情况下，漏电判定部11c判定为在蓄电部20的电流路径与底盘地线之间发生了漏电。基于由设计者通过实验或模拟预先导出的漏电发生时的测定电压波形的峰峰值来决定该设定值。在蓄电部20的电流路径与底盘地线之间发生了漏电的情况下，从AND门G1经由作为检测电阻起作用的第一电阻R1向耦合电容器Cc流有交流电流。当第一电阻R1流有电流时，其电压降导致测定点A的电压振幅缩小。

图2是表示比较例的施加脉冲波形和测定电压波形的一例的图。从电压输出部对测定点A施加的脉冲波形的高边电位被设定为5V，低边电位被设定为0V。漏电判定部11c确定出在对测定点A施加脉冲电压的期间测定出的电压波形的上侧峰值Vp1和下侧峰值Vp2，并基于通过上侧峰值Vp1与下侧峰值Vp2之差规定的峰峰值来判定有无漏电。

(实施方式1)

图3是用于说明实施方式1所涉及的具备漏电检测装置10的电源系统5的结构的图。下面，对与图1所示的比较例所涉及的电源系统5的结构的不同点进行说明。在实施方式1中，在第二电阻R2与第一运算放大器OP1的非反相输入端子之间的连接点同规定的固定电位之间连接有第三电阻R3。即，在测定点A与该固定电位之间串联连接有第二电阻R2和第三电阻R3。第二电阻R2与第三电阻R3的分压点电压输入到第一运算放大器OP1的非反相输入端子。即，电压测定部11b测定第二电阻R2与第三电阻R3的分压点电压。

该固定电位被设定为用于规定电压测定部11b的测定范围的第一运算放大器OP1的输入电压范围的中间电位。在实施方式1中，第一运算放大器OP1的输入电压范围为0V～5V的范围，因此该固定电位被设定为2.5V。

在实施方式1中，将第三电阻R3的电阻值与第二电阻R2的电阻值的关系设定为1:2，因此第二电阻R2与第三电阻R3的分压点电压为被压缩为测定点A的电压的1/3的电压。

漏电判定部11c基于由电压测定部11b测定出的电压的振幅值，参照漏电电阻变换表来计算漏电电阻值，并判定蓄电部20的电流路径与底盘地线之间有无漏电。

当主继电器MRp、MRm接通时，蓄电部20的电压会大幅地变动，随之，从电压输出部经由第一电阻R1向耦合电容器Cc流有充电电流。在该情况下，测定点A的电压大幅地下降，大幅地偏离到电压测定部11b的测定范围(0V～5V)之下。测定点A的电压随着耦合电容器Cc的充电电流的减少而返回到中间电位(2.5V)，在耦合电容器Cc的充电完成的时间点恢复为中间电位(2.5V)。在漏电电阻Rlp大的情况下，也有时在测定点A的电压波形整体进入测定范围(0V～5V)之前就需要30秒以上。

图4是表示主继电器MRp、MRm接通时的测定电压波形的一例的图。在比较例中，直接测定测定点A的电压。在图4所示的例子中，伴随主继电器MRp、MRm的接通，测定电压下降到-250V附近。与此相对，在实施方式1中，将测定点A的电压压缩为1/3倍来进行测定。在图4所示的例子中，伴随主继电器MRp、MRm的接通，测定电压下降到-83V附近。此外，无论哪种情况，在电压测定部11b中看起来是测定电压粘滞于下限(0V)。

由于判定漏电需要计算峰峰值，因此需要输入到电压测定部11b的电压的振幅整体收敛在测定范围(0V～5V)内。将比较例所涉及的测定电压波形与实施方式1所涉及的测定电压波形进行比较可知，后者到收敛于测定范围(0V～5V)内为止的时间大幅地缩短。

此外，也存在测定点A的电压偏离到测定范围之上的情况。在由于某种原因而导致耦合电容器Cc被进行了充电的状态下，当主继电器MRp、MRm接通或断开时，从耦合电容器Cc经由第一电阻R1向电压输出部的方向流有放电电流。在该情况下，测定点A的电压大幅地上升，大幅地偏离到测定范围之上。在该情况下也同样，在实施方式1中能够大幅地缩短到收敛于测定范围内为止的时间。

如以上所说明的那样，根据实施方式1，通过对测定点A的电压进行分压后进行测定，能够缩短测定点A的电压偏离测定范围的期间。由此，能够减少无法进行漏电判定的期间，从而能够提高安全性。另外，由于也无需在电压测定部11b的前级设置带通滤波器或高通滤波器，因此能够抑制电路规模的增大、成本的上升。

(实施方式2)

图5是用于说明实施方式2所涉及的具备漏电检测装置10的电源系统5的结构的图。下面，对与图3所示的实施方式1所涉及的电源系统5的结构的不同点进行说明。在实施方式1中，说明了将测定点A的电压分压为1/3的例子。在该情况下，输入到电压测定部11b的电压的振幅变为1/3。当振幅变为1/3时，电压测定部11b内的A/D转换器的测定误差的影响会变为3倍。像这样，通过测定电压的压缩确保可测定时间与检测精度处于折衷关系。即，越增大压缩率来较长地确保可测定时间，检测精度越降低，越降低压缩率，越能够抑制检测精度的降低。

在实施方式2中，同时设置压缩测定电压的电压获取部和不压缩测定电压的电压获取部。具体地说，在图3所示的实施方式1所涉及的电源系统5的结构中追加第四电阻R4和第二运算放大器OP2。图5所示的第四电阻R4及第二运算放大器OP2与图1示出的第二电阻R2及第一运算放大器OP1对应。

漏电判定部11c在基于从压缩测定电压的电压获取部输入的电压来根据第二电阻R2与第三电阻R3的分压比进行恢复得到的电压的振幅整体收敛在测定范围内的情况下，基于从不压缩测定电压的电压获取部输入的电压的测定电压的振幅值来判定有无漏电。漏电判定部11c在恢复得到的电压的振幅整体不收敛在测定范围内的情况下，基于从压缩测定电压的电压获取部输入的电压的振幅值，来参照漏电电阻变换表计算漏电电阻值，并判定有无漏电。

如以上所说明的那样，根据实施方式2，能够减少检测精度降低的期间，并且能够缩短测定点A的电压偏离测定范围的期间。

(实施方式3)

图6是用于说明实施方式3所涉及的具备漏电检测装置10的电源系统5的结构的图。下面，对与图3所示的实施方式1所涉及的电源系统5的结构的不同点进行说明。在实施方式3中，在固定电位Vcc/2与第三电阻R3之间连接有第一开关S1。第一开关S1能够使用半导体开关。

在第一开关S1接通的状态下，漏电判定部11c对由电压测定部11b测定出的电压乘以与电阻分压比相应的倍率，来对压缩前的电压进行恢复。在恢复得到的电压的振幅整体收敛在电压测定部11b的测定范围内的情况下，漏电判定部11c使第一开关关断。在第一开关S1断开的状态下，漏电判定部11c将由电压测定部11b测定出的电压直接作为测定电压使用。在第一开关S1断开的状态下，在测定出的电压的振幅整体不收敛在电压测定部11b的测定范围内的情况下，漏电判定部11c使第一开关接通。

如以上所说明的那样，根据实施方式3，起到与实施方式2同样的效果。此外，在图6中描绘有第一齐纳二极管ZD1和第二齐纳二极管ZD2。第一齐纳二极管ZD1连接在AND门G1的输出端子与第一电阻R1之间的连接点同底盘地线之间。第二齐纳二极管ZD2连接在第一运算放大器OP1的非反相输入端子与第二电阻R2之间的连接点同底盘地线之间。第一齐纳二极管ZD1或第二齐纳二极管ZD2用于防止因主继电器MRp、MRm的开闭或电源系统5的负载变动而导致AND门G1或第一运算放大器OP1被施加过电压。

在图1、图3以及图5中虽然没有描绘，但实际上通常是设置第一齐纳二极管ZD1和第二齐纳二极管ZD2的。在图5所示的结构中设置第二齐纳二极管ZD2的情况下，当测定点A的电位低于底盘地线的电位时，第二齐纳二极管ZD2导通，从底盘地线经由第二齐纳二极管ZD2向测定点A流有电流。在该情况下，测定点A的电位变得不稳定，测定电压的检测精度降低。在实施方式3中，能够缓和第二齐纳二极管ZD2导通时的影响。

(实施方式4)

图7是用于说明实施方式4所涉及的具备漏电检测装置10的电源系统5的结构的图。下面，对与图6所示的实施方式3所涉及的电源系统5的结构的不同点进行说明。在实施方式4中，能够对与第三电阻R3的一端连接的固定电位的电位进行切换。

在被设定为电压测定部11b的测定范围(0V～5V)的上限电位(5V)的第一固定电位与被设定为电压测定部11b的测定范围(0V～5V)的下限电位(0V)的第二固定电位之间串联连接有第一开关S1和第二开关S2。第一开关S1和第二开关S2能够使用半导体开关。例如，可以是，第一开关S1使用P沟道型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)，第二开关S2使用N沟道型MOSFET。

第一开关S1与第二开关S2之间的连接点同第三电阻R3的没有与第二电阻R2连接的一侧的端子连接。在实施方式4中，将第三电阻R3的电阻值和第二电阻R2的电阻值设定为相同，因此第二电阻R2与第三电阻R3的分压比为1:1。即，第二电阻R2与第三电阻R3的分压点电压为被压缩为测定点A的电压的1/2的电压。

在测定出的电压粘滞于电压测定部11b的测定范围的上限的情况下，漏电判定部11c将第一开关S1控制为断开状态，将第二开关S2控制为接通状态。在测定出的电压粘滞于电压测定部11b的测定范围的下限的情况下，漏电判定部11c将第一开关S1控制为接通状态，将第二开关S2控制为断开状态。

也可以是，在第一开关S1和第二开关S2中的一方为接通状态而另一方为断开状态时，在测定出的电压的振幅整体收敛在电压测定部11b的测定范围内的情况下，漏电判定部11c将第一开关S1和第二开关S2双方控制为断开状态。在该状态下测定出的电压的振幅整体也收敛在电压测定部11b的测定范围内的情况下，漏电判定部11c维持该状态。在第一开关S1和第二开关S2双方均断开的状态下，在测定出的电压的振幅整体不收敛在电压测定部11b的测定范围内的情况下，漏电判定部11c返回到原来的状态。此外，也可以是以下结构：不设置第一开关S1和第二开关S2，而从控制部11的输出端口对第三电阻R3的另一端施加上限电位(5V)或下限电位(0V)。

图8的(a)-(b)是用于说明实施方式1～3与实施方式4的测定电压的压缩方式的差异的图。图8的(a)-(b)所示的例子表示用于使得能够检测处于-5V～+10V的范围的测定点A的电压的压缩方式。电压测定部11b的实测范围均为0V～+5V的范围。图8的(a)表示实施方式1～3的压缩方式。在实施方式1～3中，第三电阻R3与Vcc/2(2.5V)连接。由于第二电阻R2与第三电阻R3的分压比为2:1，因此能够由0V～+5V的范围的电压来检测-5V～+10V的范围的电压。

图8的(b)表示实施方式4的压缩方式。在实施方式4中，在测定电压波形处于上侧时，第三电阻R3与GND(0V)连接。由于第二电阻R2与第三电阻R3的分压比为1:1，因此能够由0V～+5V的范围的电压来检测0V～+10V的范围的电压。在测定电压波形处于下侧时，第三电阻R3与Vcc(5V)连接。由于第二电阻R2与第三电阻R3的分压比为1:1，因此能够由0V～+5V的范围的电压来检测-5V～+5V的范围的电压。将两者合起来则能够由0V～+5V的范围的电压来检测-5V～10V的范围的电压。

如以上所说明的那样，根据实施方式4，起到与实施方式1～3同样的效果。并且，在实施方式4中，由于将测定电压的压缩率抑制为1/2，因此相比于实施方式1～3能够进一步抑制检测精度的降低。

以上，基于实施方式对本公开进行了说明。本领域技术人员能够理解的是，实施方式是例示，能够对这些各结构要素、各处理过程的组合进行各种变形，另外这样的变形例也在本公开的范围内。

在上述的实施方式1～3中说明了第二电阻R2与第三电阻R3的分压比为2:1的例子，在实施方式4中说明了第二电阻R2与第三电阻R3的分压比为1:1的例子。关于这一点，第二电阻R2与第三电阻R3的分压比并不限于这些值，能够由设计者考虑上述折衷关系地任意地设定。

在上述的实施方式1～4中，说明了从电压输出部经由第一电阻R1对耦合电容器Cc施加矩形波电压的例子。关于这一点，也可以对耦合电容器Cc施加正弦波电压。在该情况下也是，漏电判定部11c能够根据测定点A的电压波形确定出峰峰值，并与实施方式1～4同样地判定有无漏电。

在上述的实施方式1～4中，说明了将漏电检测装置10搭载于电动车辆来使用的例子。关于这一点，实施方式1～4所涉及的漏电检测装置10也能够应用于除车载用途以外的用途。只要是蓄电部20以及从蓄电部20接受电力供给的负载与地线绝缘的结构即可，负载可以是任意的负载。例如，也可以是在铁道车辆内使用的负载。

此外，也可以通过以下项目来确定实施方式。

[项目1]

一种漏电检测装置(10)，其特征在于，具备：

耦合电容器(Cc)，其一端以与地线绝缘的状态同连接于负载(2)的蓄电部(20)的电流路径连接；

电压输出部(11a、G1)，其生成周期性地变化的周期电压，并将该周期电压经由第一电阻(R1)施加于所述耦合电容器(Cc)的另一端；

第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，所述第二电阻(R2)和所述第三电阻(R3)串联连接于所述耦合电容器(Cc)与所述第一电阻(R1)之间的连接点同规定的固定电位之间；

电压测定部(11b)，其测定所述第二电阻(R2)与所述第三电阻(R3)之间的分压点的电压；以及

漏电判定部(11c)，其基于由所述电压测定部(11b)测定出的电压来判定所述蓄电部(20)的电流路径与所述地线之间有无漏电。

由此，能够缩短测定点的电压偏离测定范围的期间。

[项目2]

根据项目1所述的漏电检测装置(10)，其特征在于，

所述固定电位被设定为所述电压测定部(11b)的测定范围的中间电位，

所述第二电阻(R2)与所述第三电阻(R3)的分压比根据所述电压测定部(11b)的测定范围与想要检测的电压范围之比来设定。

由此，能够以任意的压缩率来压缩测定点的电压。

[项目3]

根据项目1或2所述的漏电检测装置(10)，其特征在于，

还具备连接在所述第三电阻(R3)与所述固定电位之间的开关(S1)，

在所述开关(S1)接通的状态下，所述漏电判定部(11c)在根据所述第二电阻(R2)与所述第三电阻(R3)的分压比进行恢复得到的电压的振幅整体收敛在所述电压测定部(11b)的测定范围内的情况下，使所述开关(S1)断开。

由此，能够缩短由压缩引起的检测精度降低的期间。

[项目4]

根据项目1所述的漏电检测装置(10)，其特征在于，

构成为能够对所述第三电阻(R3)的没有与所述第二电阻(R2)连接的一侧的端子施加被设定为所述电压测定部(11b)的测定范围的上限电位的第一固定电位和被设定为所述电压测定部(11b)的测定范围的下限电位的第二固定电位，

在所测定出的电压粘滞于所述测定范围的上限的情况下，所述漏电判定部(11c)对所述端子施加所述第二固定电位，在所测定出的电压粘滞于所述测定范围的下限的情况下，所述漏电判定部(11c)对所述端子施加所述第一固定电位。

由此，能够抑制压缩率来抑制检测精度的降低。

[项目5]

一种车辆用电源系统(5)，其特征在于，具备：

蓄电部(20)，其以与车辆的底盘地线绝缘的状态进行搭载，用于向所述车辆内的负载(2)供给电力；以及

根据项目1～4中的任一项所述的漏电检测装置(10)。

由此，能够实现如下一种车辆用电源系统(5)：具备缩短了测定点的电压偏离测定范围的期间的漏电检测装置(10)。

附图标记说明

2：逆变器；3：马达；Lp：正极配线；Lm：负极配线；Cp：正侧Y电容器；Cm：负侧Y电容器；C1：平滑用电容器；Rlp：正侧漏电电阻；Rlm：负侧漏电电阻；5：电源系统；20：蓄电部；E1～En：单体；10：漏电检测装置；11：控制部；11a：振荡部；11b：电压测定部；11c：漏电判定部；Cc：耦合电容器；R1：第一电阻；R2：第二电阻；R3：第三电阻；R4：第四电阻；OP1：第一运算放大器；OP2：第二运算放大器；G1：AND门；ZD1：第一齐纳二极管；ZD2：第二齐纳二极管；S1：第一开关；S2：第二开关。