JP2006322792A - 漏電検出装置および漏電検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両衝突後の短期間で電源装置の漏電を検出可能な漏電検出装置および漏電検出方法を提供する。
【解決手段】 対地電圧検出器３０は、入出力ノードを介してカップリングコンデンサＣ１の他方端に所定周波数のパルス電圧を印加する。そして、対地電圧検出器３０は、パルス電圧の印加時に入出力ノードに現われる対地電圧を検出してＥＣＵ４０へ出力する。ＥＣＵ４０は、衝突センサ５０により車両衝突を検出すると、車両衝突時を始期とする所定期間において、対地電圧電源装置の波高値の平均値を演算し、その平均値の大きさに基づいて漏電の有無を判断する。カップリングコンデンサＣ１の容量値は、所定期間内に対地電圧の波高値が安定するように設定される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、漏電検出装置および漏電検出方法に関し、特に、車両に搭載された電源装置の漏電を検出する漏電検出装置および漏電検出方法に関する。

最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。

また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。

ここで、ハイブリッド自動車および電気自動車に搭載される直流電源としては、高出力を得るために高電圧のものが一般に用いられる。高電圧の直流電源を用いた場合、高電圧に対する安全性を保証するために、直流電源を含む電源装置は、絶縁被膜シールド線や高圧部品を収容する保護ケースを用いて配線され、車体による接地（ボディアース）との電気的絶縁が確保されるように設置される。さらに、電源装置は、万が一漏電が生じたときに備えて、漏電を検出するための漏電検出手段を具備している（例えば特許文献１および２参照）。
特開平７−１４５６４号公報 特開平１１−１０８９７７号公報

ここで、自動車の安全性能評価においては、車両の衝突事故を再現し、衝突後の車体構造および人体障害を解析する衝突試験が行なわれている。特に、ハイブリッド自動車および電気自動車については、高電圧の直流電源を搭載することから、衝突後の電源装置の漏電検出が衝突試験の評価項目の１つとして、法規上義務付けられている。

従来より、車両衝突後の漏電検出は、一般的に、高電圧への感電の危険性を考慮して、電源装置に含まれるコンデンサに蓄えられた電荷がある程度放電されるのを待って、作業者がテスタを用いて手動で絶縁抵抗を測定することにより行なわれていた。

しかしながら、コンデンサは比較的大容量であることから、電荷が放電するのに相当な時間を費やすこととなり、電源装置の漏電検出期間を長期化させる要因となっていた。

一方、最近の法規では、衝突後の電源装置の漏電検出について、検出期間の短期間化の要請が高まっている。これには、従来の作業者による絶縁抵抗の測定に換えて、電源装置に搭載されている漏電検出手段を用いて絶縁抵抗を検出することが有効である。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、車両衝突後の短期間で電源装置の漏電を検出可能な漏電検出装置を提供することである。

この発明の別の目的は、車両衝突後の短期間で電源装置の漏電を検出可能な漏電検出方法を提供することである。

この発明によれば、車両に搭載され、かつ車体から電気的に絶縁された電源装置の漏電を検出する漏電検出装置は、電源装置の母線の所定の位置に一方端が接続される容量素子と、容量素子の他方端から母線に所定周波数の交流電圧を印加したときの母線の対地電圧を検出する対地電圧検出器と、車両の衝突後の所定期間における対地電圧の波高値の平均値に基づいて、電源装置の漏電を検出する漏電検出手段とを備える。

したがって、この発明によれば、電源装置の状態に応じて生じた母線の対地電圧の変動を所定期間で検出し、この変動に基づいて電源装置の漏電を判定することから、車両衝突後の短い期間で電源装置の漏電を検出することができる。

好ましくは、容量素子の容量値は、対地電圧の波高値が所定期間内に安定するように設定される。

したがって、この発明によれば、容量素子を低容量とすることで母線の対地電圧を早期に安定させることが可能となり、波高値の平均値に基づいた漏電検出を短期間で行なうことができる。

好ましくは、漏電検出手段は、所定期間における対地電圧の波高値の平均値を演算する平均波高値演算手段と、演算した対地電圧の波高値の平均値から母線の絶縁抵抗値を導出する絶縁抵抗導出手段と、導出した母線の絶縁抵抗値が所定のしきい値を下回ったことを検出して電源装置が漏電していると判定する漏電判定手段とを含む。

したがって、この発明によれば、作業者によらず、自動的に母線の絶縁抵抗値に基づいて電源装置の漏電を検出することができる。

好ましくは、絶縁抵抗導出手段は、予め保持している母線の絶縁抵抗値と対地電圧の波高値の平均値との関係に基づいて、母線の絶縁抵抗値を導出する。

したがって、この発明によれば、容易に母線の絶縁抵抗を得ることができる。
好ましくは、漏電検出手段は、電源装置が漏電していると判定されると、検出された母線の絶縁抵抗値を表示する表示手段をさらに含む。

したがって、この発明によれば、作業者は、表示手段を介して、電源装置の漏電を容易に知ることができる。

この発明によれば、車両に搭載され、かつ車体から電気的に絶縁された電源装置の漏電を検出する漏電検出方法は、電源装置の母線の所定の位置に一方端が接続された容量素子の他方端から母線に所定周波数の交流電圧を印加したときの母線の対地電圧を検出する対地電圧検出ステップと、車両の衝突後の所定期間における対地電圧の波高値の平均値に基づいて、電源装置の漏電を検出する漏電検出ステップとを備える。

好ましくは、漏電検出方法は、容量素子の容量値を、対地電圧の波高値が所定期間内に安定するように設定するステップをさらに備える。

好ましくは、漏電検出ステップは、所定期間における対地電圧の波高値の平均値を演算する平均波高値演算ステップと、演算した対地電圧の波高値の平均値から母線の絶縁抵抗値を導出する絶縁抵抗導出ステップと、導出した母線の絶縁抵抗値が所定のしきい値を下回ったことを検出して電源装置が漏電していると判定する漏電判定ステップとを含む。

好ましくは、絶縁抵抗導出ステップは、予め保持している母線の絶縁抵抗値と対地電圧の波高値の平均値との関係に基づいて、母線の絶縁抵抗値を導出する。

好ましくは、漏電検出ステップは、電源装置が漏電していると判定されると、検出された母線の絶縁抵抗値を表示する表示ステップをさらに含む。

この発明によれば、母線の対地電圧の変動を所定期間内に検出して電源装置の漏電を判定することから、車両衝突後の短い期間で、精度良く電源装置の漏電を検出することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、この発明の実施の形態による漏電検出装置が搭載される電源装置の概略ブロック図である。

図１を参照して、電源装置１００は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、電圧センサ１０，１３と、昇圧コンバータ１１と、コンデンサ１２と、インバータ１４と、電流センサ１８と、制御装置２０とを備える。

交流モータＭ１は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジンを始動し得るようなモータである。

昇圧コンバータ１１は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は直流電源Ｂの正母線ＬＮ１に接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは正母線ＬＮ１に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタは負母線ＬＮ２に接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続されている。

インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とからなる。Ｕ相アーム１５、Ｖ相アーム１６およびＷ相アーム１７は、正母線ＬＮ１と負母線ＬＮ２との間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム１５は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４からなる。Ｖ相アーム１６は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６からなる。Ｗ相アーム１７は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８からなる。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池からなる。電圧センサ１０は、直流電源Ｂから出力される電圧Ｖｂを検出し、検出した電圧Ｖｂを制御装置２０へ出力する。

システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置２０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。

昇圧コンバータ１１は、直流電源Ｂから供給された直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサ１２へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ１１は、制御装置２０から信号ＰＷＭＣを受けると、信号ＰＷＭＣによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧Ｖｂを昇圧してコンデンサ１２に供給する。

また、昇圧コンバータ１１は、制御装置２０から信号ＰＷＭＣを受けると、コンデンサ１２を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電する。

コンデンサ１２は、昇圧コンバータ１１からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサ１３は、コンデンサ１２の両端の電圧Ｖｍ（昇圧コンバータ１１の出力電圧およびインバータ１４への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧Ｖｍを制御装置２０へ出力する。

インバータ１４は、コンデンサ１２から直流電圧が供給されると制御装置２０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定されたトルクを発生するように駆動される。

また、インバータ１４は、電源装置１００が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、交流モータＭ１が発電した交流電圧を制御装置２０からの信号ＰＷＭＩに基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ１２を介して昇圧コンバータ１１へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

電流センサ１８は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置２０へ出力する。

制御装置２０は、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）４０からトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮを受け、電圧センサ１０から直流電圧Ｖｂを受け、電流センサ１８からモータ電流ＭＣＲＴを受ける。

制御装置２０は、電圧センサ１０からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサ１３からの電圧Ｖｍ、ＥＣＵ４０からのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＣを昇圧コンバータ１１へ出力する。

また、制御装置２０は、電圧センサ１３からの電圧Ｖｍ、電流センサ１８からのモータ電流ＭＣＲＴおよびＥＣＵ４０からのトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて、インバータ１４のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８をスイッチング制御するための信号ＰＷＭＩを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩをインバータ１４へ出力する。

以上の構成からなる電源装置１００において、高圧バッテリである直流電源Ｂと交流モータＭ１とを結ぶ強電系統は、絶縁被膜シールドケーブルにより配線される。絶縁被膜シールドケーブルは周知のように、導体からなる芯線と、これを覆う樹脂などの絶縁体被膜とで構成される。これにより、強電系統は、ボディアースから電気的に絶縁される。これは、正母線ＬＮ１および負母線ＬＮ２とボディアースとの間は高抵抗の絶縁抵抗が存在することに等しい。

ところが、車両の衝突時のように外部から過大な衝撃が与えられた場合、絶縁被膜シールドケーブルにおいては、絶縁体被膜が損傷し、芯線とボディアースとが電気的に短絡するおそれが生じる。結果として、電源装置１００に漏電が発生する。最近の法規によれば、車両衝突試験の試験項目の１つとして、車両衝突後の出来る限り早い時期に電源装置１００の漏電が検出されることが求められている。

そこで、電源装置１００の漏電の早期検出を図るべく、この発明による漏電検出装置は、カップリングコンデンサＣ１と、対地電圧検出器３０と、ＥＣＵ４０と、衝突センサ５０とを備える。

図１に示すように、カップリングコンデンサＣ１は、一方端が負母線ＬＮ２の所定の位置に接続され、他方端が対地電圧検出器３０の入出力ノードに接続される。カップリングコンデンサＣ１は、後述するように、所定の容量値を有し、電源装置１００と対地電圧検出器３０とを直流的に分離する。

対地電圧検出器３０は、入出力ノードを介してカップリングコンデンサＣ１の他方端に所定周波数のパルス電圧を印加する。そして、対地電圧検出器３０は、パルス電圧を印加したときに入出力ノードに現われる対地電圧を検出し、その検出した対地電圧をＥＣＵ４０へ出力する。

ＥＣＵ４０は、対地電圧検出器３０から入出力ノードの対地電圧を受け、衝突センサ５０から車両が衝突したか否かを指示する検出結果を受ける。そして、ＥＣＵ４０は、車両が衝突したことが検出されると、車両が衝突した時点を始期とする所定の期間において、電源装置１００の漏電検出動作を実行する。このとき、ＥＣＵ４０は、電源装置１００の漏電を検出すると、その検出結果を図示しない表示手段を用いてユーザに報知する。

衝突センサ５０は、外部からの衝撃の有無に基づいて車両の衝突を検出し、その検出結果をＥＣＵ４０へ出力する。具体例として、衝突センサ５０は、インバータ１４を収容するケースの側面に設置され、常には閉成し、外部からの衝撃があったときには開成するスイッチ接点を備える。そして、衝突センサ５０は、このスイッチ接点が開成されたことに基づいて車両の衝突を検出し、その検出結果を指示する信号をＥＣＵ４０へ出力する。ＥＣＵ４０は、衝突センサ５０からの信号を受けると、電源装置１００の漏電検出を行なうのと並行して、この信号を制御装置２０へ転送する。制御装置２０は、この信号に応答して、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオフするための信号ＳＥを生成して出力する。これにより、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２はオフされ、直流電源Ｂからインバータ１４への電力供給が遮断される。

なお、この発明において、対地電圧検出器３０、ＥＣＵ４０および衝突センサ５０は、直流電源Ｂとは別個の電源から電力の供給を受けてそれぞれ動作する。この電源としては、例えば補機電装品に電力を供給するために車両に搭載される補機バッテリＳＢが用いられる。

図２は、図１における漏電検出装置の機能ブロック図である。
図２を参照して、対地電圧検出器３０は、パルス電圧発生部３２と、インピーダンス変換器３４と、検出抵抗３６と、増幅器３８とを含む。なお、検出抵抗３６とカップリングコンデンサＣ１との接続ノードＮ１は、上述した対地電圧検出器３０の入出力ノードを構成する。

パルス電圧発生部３２は、発振器を含み、所定周波数の矩形波（パルス）電圧を発生して、インピーダンス変換器３４へ出力する。

インピーダンス変換器３４は、電源装置１００に漏電が発生したときに、負荷インピーダンスの変動に応じて発振器の発振周波数が変動しないように設けられる。インピーダンス変換器３４を介して出力された所定周波数のパルス電圧は、検出抵抗３６およびカップリングコンデンサＣ１を通じて負母線ＬＮ２に印加される。

ここで、電源装置１００において、正母線ＬＮ１および負母線ＬＮ２とボディアースとは、上述したように電気的に絶縁されているが、これを等価回路で表わすと、直流電源Ｂの正極側および負極側と接地電位との間に、対地絶縁抵抗Ｒｐおよび対地寄生容量Ｃｐがそれぞれ並列接続された構成となる。したがって、所定周波数のパルス電圧が負母線ＬＮ２に印加されることにより、検出抵抗３６とカップリングコンデンサＣ１との接続ノードＮ１には、対地絶縁抵抗Ｒｐの大きさに応じた所定周波数のパルス電圧が現われる。すなわち、検出抵抗３６と対地絶縁抵抗Ｒｐとは分圧器を構成し、両者の抵抗比に応じた波高値を有するパルス電圧を接続ノードＮ１に出力することになる。

より詳細には、電源装置１００に漏電が生じていないときには、対地絶縁抵抗Ｒｐが相対的に大きいため、接続ノードＮ１に現われるパルス電圧は、相対的に低電位の波高値を示す。一方、電源装置１００に漏電が生じているときには、対地絶縁抵抗Ｒｐが相対的に小さいため、接続ノードＮ１に現われるパルス電圧は、相対的に高電位の波高値を示す。

そして、接続ノードＮ１に駆動されたパルス電圧は、増幅器３８により増幅されてＥＣＵ４０へ出力される。

ＥＣＵ４０は、この発明による漏電検出手段を構成し、平均波高値演算部４２と、漏電判定部４４と、表示部４６と、タイマ４８とを含む。

平均波高値演算部４２は、増幅器３８を介して接続ノードＮ１に駆動されたパルス電圧を受けると、車両が衝突した直後の所定の期間におけるパルス電圧の波高値の平均値（以下、平均波高値とも称する）を演算する。

図３は、接続ノードＮ１に駆動されるパルス電圧の出力波形を示す図である。
図３を参照して、パルス電圧は、所定周波数で遷移し、かつ電源装置１００の状態（対地絶縁抵抗Ｒｐの大きさに相当）に依存した波高値を有する。図中の時刻ｔ＝０のタイミングにおいて衝突センサ５０により車両の衝突が検出されると、タイマ４８は、時刻ｔ＝０を起算点として所定の期間Ｔの計時動作を開始する。そして、その計時情報を平均波高値演算部４２へ出力する。

平均波高値演算部４２は、タイマ４８から出力される計時情報に基づいて、車両衝突（時刻ｔ＝０）後の所定の期間Ｔ（ｎ［ｓｅｃ］）におけるパルス電圧の波高値を取得し、それらの平均値を演算する。

ここで、所定の期間Ｔは、接続ノードＮ１に駆動されるパルス電圧の波高値が一定の電圧レベルに安定するのに必要な期間を含むように設定される。詳細には、図２を参照して、抵抗（検出抵抗３６および対地絶縁抵抗Ｒｐを含む）とカップリングコンデンサＣ１との直列回路に所定周波数のパルス電圧が印加された場合、接続ノードＮ１に駆動される電圧は、カップリングコンデンサＣ１の容量値Ｃと抵抗の抵抗値Ｒとの積ＣＲで表わされる時定数に比例した期間を要して、徐々に一定の電圧レベルに安定化する。したがって、パルス電圧の波高値に基づいた漏電の検出においては、誤検出を回避するために、検出期間を、少なくともこの電圧が安定するまでに要する期間を上回るように設定する必要がある。これは、車両衝突後の早期の漏電検出を阻む要因となる。

そこで、この発明は、検出期間を短縮する手段として、カップリングコンデンサＣ１の低容量化を図るものとする。具体的には、カップリングコンデンサＣ１の容量値を、ノイズの発生および熱容量の低下による損傷といった不具合を伴なわない範囲内で出来る限り低い容量値に設定する。これによれば、パルス電圧が安定するまでに要する期間を短くできることから、検出精度を損なうことなく、車両衝突後の短期間で電源装置１００の漏電を検出することができる。

なお、この発明において、所定の期間Ｔにおけるパルス電圧の平均波高値を演算する構成としたのは、ノイズなどによる瞬時的な波高値の変動に基づいた誤検出を回避するためである。また、検出期間を短縮したことに伴ない、パルス電圧発生部３２の発生するパルス電圧の所定周波数は、高い周波数に設定される。これによれば、短い検出期間においても、平均波高値を精度良く求めることができ、誤検出を防止することができる。

再び図２を参照して、漏電判定部４４は、平均波高値演算部４２で演算された所定の期間Ｔにおける平均波高値に基づいて、電源装置１００が漏電しているか否かを判定する。詳細には、漏電判定部４４は、平均波高値と絶縁抵抗Ｒｉとの関係について、図４に示す関係をマップとして保持しており、演算した平均波高値に対応する絶縁抵抗Ｒｉをマップの中から取得する。

図４から明らかなように、平均波高値と絶縁抵抗Ｒｉとは比例関係を有しており、平均波高値が相対的に大きいとき（図中のＰ＿Ｈレベル）の絶縁抵抗Ｒｉは非常に高く、電源装置１００とボディアースとの電気的絶縁が確保されていることが分かる。一方、平均波高値が相対的に小さいとき（図中のＰ＿Ｌレベル）のときの絶縁抵抗Ｒｉは低く、電源装置１００とボディアースとの電気的絶縁が十分ではないと判断される。

そこで、漏電判定部４４は、電源装置１００とボディアースとが電気的に短絡しているときの絶縁抵抗Ｒｉをしきい値Ｒ＿ｓｔｄとして設定し、絶縁抵抗Ｒｉがこのしきい値Ｒ＿ｓｔｄよりも小さいか否かに基づいて、電源装置１００の漏電を検出する。これによれば、漏電判定部４４は、取得した絶縁抵抗値Ｒｉが所定のしきい値Ｒ＿ｓｔｄ以上のとき、電源装置１００が漏電していないと判定する。一方、絶縁抵抗値Ｒｉがしきい値Ｒ＿ｓｔｄを下回るとき、電源装置１００が漏電していると判定する。

そして、漏電判定部４４は、電源装置１００が漏電していると判定すると、そのときの絶縁抵抗Ｒｉを表示部４６へ出力する。表示部４６は、絶縁抵抗Ｒｉを受けると、電源装置１００外部に配置された表示手段（図示せず）へ出力する。これにより、ユーザに対して電源装置１００の漏電が報知される。なお、表示手段の他の態様としては、電源装置１００の漏電を発光や音響によって指示する警報装置などが適用される。

図５は、この発明による漏電検出装置が行なう漏電検出動作を説明するためのフローチャートである。

図５を参照して、最初に、衝突センサ５０により車両の衝突が検出されると（ステップＳ０１）、ＥＣＵ４０内部のタイマ４８は、車両が衝突したタイミングを起算点として所定の期間Ｔの計時を開始し、その計時情報を平均波高値演算部４２へ出力する（ステップＳ０２）。

平均波高値演算部４２は、対地電圧検出器３０から接続ノードＮ１に駆動された所定周波数のパルス電圧を受けると、所定の期間Ｔにおける平均波高値を演算して漏電判定部４４へ出力する（ステップＳ０３）。

次に、漏電判定部４４は、演算された平均波高値を受けると、図４に示すマップを参照して、その平均波高値に対応する絶縁抵抗Ｒｉを取得する。そして、漏電判定部４４は、取得した絶縁抵抗Ｒｉがしきい値Ｒ＿ｓｔｄよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ０４）。

ステップＳ０４において、絶縁抵抗Ｒｉがしきい値Ｒ＿ｓｔｄよりも小さいとき、漏電判定部４４は、電源装置１００が漏電していると判定し、そのときの絶縁抵抗Ｒｉを表示部４６へ転送する（ステップＳ０５）。表示部４６は、転送された絶縁抵抗Ｒｉを表示手段を介して表示し、ユーザに電源装置１００の漏電を報知する（ステップＳ０６）。

一方、ステップＳ０４において、絶縁抵抗Ｒｉがしきい値Ｒ＿ｓｔｄ以上のとき、漏電判定部４４は、電源装置１００が漏電していないと判定し、一連の漏電検出動作を終了する（ステップＳ０７）。

以上のように、この発明によれば、接続ノードに駆動される対地電圧の変動を短期間で検出できることから、車両衝突後の短期間で、精度良く電源装置１００の漏電を検出することができる。

なお、この発明による漏電検出装置は、本実施の形態のように、車両の衝突試験における漏電検出に適用される場合に限定されず、車両の実走行時において衝突が生じたときの漏電検出にも適用することができる。この場合においても、車両衝突後に電源装置の漏電が検出されると、表示手段を介して運転者に漏電が報知される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、車両に搭載される電源装置の漏電を検出する漏電検出装置および漏電検出方法に利用することができる。

この発明の実施の形態による漏電検出装置が搭載される電源装置の概略ブロック図である。 図１における漏電検出装置の機能ブロック図である。 接続ノードＮ１に駆動されるパルス電圧の出力波形を示す図である。 接続ノードに駆動されるパルス電圧の平均波高値と絶縁抵抗との関係を示す図である。 この発明による漏電検出装置が行なう漏電検出動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０，１３ 電圧センサ、１１ 昇圧コンバータ、１２ コンデンサ、１４ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、１８ 電流センサ、２０ 制御装置、３０ 対地電圧検出器、３２ パルス電圧発生部、３４ インピーダンス変換器、３６ 検出抵抗、３８ 増幅器、４２ 平均波高値演算部、４４ 漏電判定部、４６ 表示部、４８ タイマ、５０ 衝突センサ、１００ 電源装置、Ｂ 直流電源、Ｃ１ カップリングコンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＬＮ１ 正母線、ＬＮ２ 負母線、Ｍ１ 交流モータ、Ｑ１〜Ｑ８ ＮＰＮトランジスタ、ＳＢ 補機バッテリ、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー。

Claims (10)

1. 車両に搭載され、かつ車体から電気的に絶縁された電源装置の漏電を検出する漏電検出装置であって、
   前記電源装置の母線の所定の位置に一方端が接続される容量素子と、
   前記容量素子の他方端から前記母線に所定周波数の交流電圧を印加したときの前記母線の対地電圧を検出する対地電圧検出器と、
   前記車両の衝突後の所定期間における前記対地電圧の波高値の平均値に基づいて、前記電源装置の漏電を検出する漏電検出手段とを備える、漏電検出装置。
2. 前記容量素子の容量値は、前記対地電圧の波高値が前記所定期間内に安定するように設定される、請求項１に記載の漏電検出装置。
3. 前記漏電検出手段は、
   前記所定期間における前記対地電圧の波高値の平均値を演算する平均波高値演算手段と、
   演算した前記対地電圧の波高値の平均値から前記母線の絶縁抵抗値を導出する絶縁抵抗導出手段と、
   導出した前記母線の絶縁抵抗値が所定のしきい値を下回ったことを検出して前記電源装置が漏電していると判定する漏電判定手段とを含む、請求項２に記載の漏電検出装置。
4. 前記絶縁抵抗導出手段は、予め保持している前記母線の絶縁抵抗値と前記対地電圧の波高値の平均値との関係に基づいて、前記母線の絶縁抵抗値を導出する、請求項３に記載の漏電検出装置。
5. 前記漏電検出手段は、前記電源装置が漏電していると判定されると、検出された前記母線の絶縁抵抗値を表示する表示手段をさらに含む、請求項４に記載の漏電検出装置。
6. 車両に搭載され、かつ車体から電気的に絶縁された電源装置の漏電を検出する漏電検出方法であって、
   前記電源装置は、母線の所定の位置に容量素子の一方端が接続され、
   前記容量素子の他方端から前記母線に所定周波数の交流電圧を印加したときの前記母線の対地電圧を検出する対地電圧検出ステップと、
   前記車両の衝突後の所定期間における前記対地電圧の波高値の平均値に基づいて、前記電源装置の漏電を検出する漏電検出ステップとを備える、漏電検出方法。
7. 前記容量素子の容量値を、前記対地電圧の波高値が前記所定期間内に安定するように設定するステップをさらに備える、請求項６に記載の漏電検出方法。
8. 前記漏電検出ステップは、
   前記所定期間における前記対地電圧の波高値の平均値を演算する平均波高値演算ステップと、
   演算した前記対地電圧の波高値の平均値から前記母線の絶縁抵抗値を導出する絶縁抵抗導出ステップと、
   導出した前記母線の絶縁抵抗値が所定のしきい値を下回ったことを検出して前記電源装置が漏電していると判定する漏電判定ステップとを含む、請求項７に記載の漏電検出方法。
9. 前記絶縁抵抗導出ステップは、予め保持している前記母線の絶縁抵抗値と前記対地電圧の波高値の平均値との関係に基づいて、前記母線の絶縁抵抗値を導出する、請求項８に記載の漏電検出方法。
10. 前記漏電検出ステップは、前記電源装置が漏電していると判定されると、検出された前記母線の絶縁抵抗値を表示する表示ステップをさらに含む、請求項９に記載の漏電検出方法。

Images