JP2013017321A - 車両の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両ボデーへの絶縁劣化に対しても安全性が高められた車両の電源装置を提供する。
【解決手段】車両の電源装置は、高圧バッテリＢ１と、車両ボデーと高圧バッテリＢ１によって電源が供給される部分との間の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出部７０と、高圧バッテリＢ１の電圧を変換して車両負荷に供給する電圧コンバータ１１と、電圧コンバータ１１の電圧を制御する制御装置３０とを含む。制御装置３０は、絶縁抵抗検出部７０の検出する絶縁抵抗の変化に基づいて電圧コンバータ１１の電圧上限値を変更する。好ましくは、制御装置３０は、絶縁抵抗が低下した場合には電圧上限値を低下させ、絶縁抵抗が低下した状態から絶縁抵抗の変化が増加方向に転じても電圧上限値を低下させた状態を維持する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の電源装置に関し、特に蓄電装置の電圧を変換する電圧コンバータを備えた車両の電源装置に関する。

ハイブリッドカーや電気自動車等の電動車両では、動作中の絶縁抵抗を正確に検出することが漏電防止に重要であり、モータを駆動する電源装置の絶縁抵抗を正確に検出する検出装置を備えている。

特開２００５−１７６４４９号公報（特許文献１）には、絶縁抵抗の劣化時にも安全性を確保可能なように動作条件を修正して、動作を継続可能な電力変換装置が開示されている。

この電圧変換回路は、電源からの入力電圧を電気負荷の駆動に用いられる動作電圧へ変換する。制御回路は、検出回路によって検出された電圧変換回路の出力側の絶縁抵抗値Ｒに応じて、電圧変換回路における、入力電圧Ｖ１に対する動作電圧Ｖ２の比で示される電圧変換比Ｋ（Ｋ＝Ｖ２／Ｖ１）を制御する。制御回路は、絶縁抵抗の劣化時において、動作電圧Ｖ２が絶縁抵抗の正常時よりも低くなるように電圧変換比Ｋを設定する。

特開２００５−１７６４４９号公報 特開２００６−２２６７６３号公報 特開２０００−０９２８３０号公報 特開２００８−１６７６１７号公報

上記特開２００５−１７６４４９号公報には、電源装置と車両ボデー間の絶縁劣化については言及されておらず、その点に改良の余地がある。また、絶縁抵抗は気候などによって急に変化する場合も考えられるので、この点にも改良の余地がある。

この発明の目的は、車両ボデーへの絶縁劣化に対しても安全性が高められた車両の電源装置を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の電源装置であって、蓄電装置と、車両ボデーと蓄電装置によって電源が供給される部分との間の絶縁抵抗を検出する抵抗検出部と、蓄電装置の電圧を変換して車両負荷に供給する電圧コンバータと、電圧コンバータの電圧を制御する制御装置とを含む。制御装置は、抵抗検出部の検出する絶縁抵抗の変化に基づいて電圧コンバータの電圧上限値を変更する。

好ましくは、制御装置は、絶縁抵抗が低下した場合には電圧上限値も低下させる。
好ましくは、制御装置は、絶縁抵抗が低下した場合には電圧上限値を低下させ、絶縁抵抗が低下した状態から絶縁抵抗の変化が増加方向に転じても電圧上限値を低下させた状態を維持する。

好ましくは、車両負荷は、車両を駆動するモータ用のインバータを含む。

本発明によれば、高電圧系と車両ボデーとの間の絶縁劣化時おいても安全性が高められる。

本実施の形態による車両の構成を示す回路図である。 図１の絶縁抵抗検出部７０のより詳細な構成を示した回路図である。 高圧系の絶縁抵抗の低下を検出する簡易モデルを示した回路図である。 実施の形態１で実行される電圧コンバータの制御を説明するためのフローチャートである。 システム電圧上限値Ｖｍａｘを算出するためのマップの一例を示した図である。 実施の形態２で実行される電圧コンバータの制御を説明するためのフローチャートである。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態に共通する車両構成］
図１は、本実施の形態による車両の構成を示す回路図である。図１に示す車両１００は、高圧バッテリを搭載するものであれば、電気自動車でもハイブリッド自動車でも燃料電池自動車でもよい。

図１を参照して、車両１００は、共に直流電源の一種である高圧バッテリＢ１および補機バッテリＢ２と、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２と、電圧センサー１０，１６と、電圧コンバータ１１と、正極母線ＰＬと、負極母線ＮＬと、コンデンサ１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、エアコン１４と、電流センサー１７，２４と、インバータ２０と、制御装置３０と、絶縁抵抗検出部７０とを含む。

電圧コンバータ１１は、リアクトルＬ１と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１は、その一方端が高圧バッテリＢ１の正極に接続され、他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタとＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタの接続ノードに接続される。

ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２は、正極母線ＰＬと負極母線ＮＬとの間に直列に接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ１は、コレクタが正極母線ＰＬに接続され、エミッタがＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ２は、エミッタが負極母線ＮＬに接続される。

また、各ＩＧＢＴ素子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２０は、Ｕ相アーム２１と、Ｖ相アーム２２と、Ｗ相アーム２３とを含む。Ｕ相アーム２１、Ｖ相アーム２２、およびＷ相アーム２３は、正極母線ＰＬと負極母線ＮＬとの間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム２１は、正極母線ＰＬと負極母線ＮＬとの間に直列に接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４を含む。Ｖ相アーム２２は、正極母線ＰＬと負極母線ＮＬとの間に直列に接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６を含む。Ｗ相アーム２３は、正極母線ＰＬと負極母線ＮＬとの間に直列に接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８を含む。また、各ＩＧＢＴ素子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。

交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイルを含む。Ｕ，Ｖ，Ｗ相アームの中間点は、それぞれ、交流モータＭ１のＵ，Ｖ，Ｗ相コイルの一方端に接続されている。Ｕ相コイルの他端はＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に接続される。Ｖ相コイルの他端はＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に接続される。Ｗ相コイルの他端はＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の中間点に接続される。Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの各他方端は中性点に共通に接続される。

絶縁抵抗検出部７０は、カップリングコンデンサ１５と、発振回路４０と、抵抗５０と、インピーダンス判定回路６０とを含む。カップリングコンデンサ１５は、高圧バッテリＢ１の負極端子とノードＮ１との間に接続される。抵抗５０は、ノードＮ１と発振回路４０との間に接続される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３およびエアコン１４は、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２と電圧コンバータ１１との間のノードＮ２，Ｎ３に並列に接続される。補機バッテリＢ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に接続される。補機バッテリＢ２の負極はシャーシグラウンドＧＮＤ（車両のボデー）に結合されている。なお、補機バッテリＢ２は、図示しない補機負荷にも電力を供給している。補機バッテリＢ２は、鉛蓄電池等の二次電池または電気二重層コンデンサ等の蓄電素子を含んで構成することができる。

高圧バッテリＢ１は、ニッケル水素あるいはリチウムイオン等の二次電池または電気二重層コンデンサ等の蓄電素子を含んで構成することができる。そして、高圧バッテリＢ１は、直流電圧ＶＢをシステムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２を介して電圧コンバータ１１、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３およびエアコン１４へ供給する。

システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによってオン／オフされる。より具体的には、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、制御装置３０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。

電圧センサー１０は、高圧バッテリＢ１から出力される直流電圧ＶＢを検出し、直流電圧ＶＢの検出値を制御装置３０へ出力する。

電流センサー１７は、高圧バッテリＢ１に入出力する直流電流ＢＣＲＴを検出し、直流電流ＢＣＲＴの検出値を制御装置３０へ出力する。

電圧コンバータ１１は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＵに基づいて、高圧バッテリＢ１からの直流電圧ＶＨを昇圧してコンデンサ１２に供給する。また、電圧コンバータ１１は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＤまたはＰＷＭＬに基づいて、インバータ２０から供給された直流電圧を降圧して高圧バッテリＢ１またはＤＣ／ＤＣコンバータ１３およびエアコン１４へ供給する。

コンデンサ１２は、電圧コンバータ１１から供給された直流電圧を平滑化してインバータ２０に供給する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、高圧バッテリＢ１または電圧コンバータ１１から受けた直流電圧の電圧レベルを変換して補機バッテリＢ２に供給する。エアコン１４は、高圧バッテリＢ１または電圧コンバータ１１から受ける直流電圧により駆動される。

電圧センサー１６は、コンデンサ１２の両端の電圧ＶＨを検出し、その検出した電圧ＶＨを制御装置３０へ出力する。

インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＩに基づいて、コンデンサ１２を介して電圧コンバータ１１から供給された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。また、インバータ２０は、制御装置３０からの信号ＰＷＭＣに基づいて、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサ１２を介して電圧コンバータ１１へ供給する。

電流センサー２４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３０へ出力する。

制御装置３０は、電圧センサー１０からの直流電圧ＶＢ、電圧センサー１６からの電圧ＶＨ、車両１００の外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）からのモータ回転数ＭＲＮおよびトルク指令値ＴＲに基づいて、信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを生成し、その生成した信号ＰＷＭＵまたは信号ＰＷＭＤを電圧コンバータ１１へ出力する。

さらに、制御装置３０は、電圧センサー１６からの電圧ＶＨ、電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴおよび外部ＥＣＵからのトルク指令値ＴＲに基づいて、信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣを生成し、その生成した信号ＰＷＭＩまたは信号ＰＷＭＣをインバータ２０へ出力する。

発振回路４０は、所定周波数の交流信号Ｅｏを発振し、その発振した交流信号Ｅｏを抵抗５０を介してノードＮ１へ出力する。インピーダンス判定回路６０は、ノードＮ１から交流信号Ｅを受け、その受けた交流信号Ｅの波高値を検出する。

高圧システムからの漏電経路は、抵抗成分２７，２８で示すような、高圧バッテリＢ１や負極母線ＮＬのような直流部からシャーシグラウンドＧＮＤへの漏電経路と、抵抗成分２５およびキャパシタンス成分２６で示すような交流部からシャーシグラウンドＧＮＤへの漏電経路とが考えられる。

直流部については、車両が起動されると、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２を導通させる前に、抵抗成分２８による絶縁劣化の有無を判定し、さらにシステムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２を導通させた後にも抵抗成分２７および抵抗成分２８による絶縁劣化の有無を繰り返し判定している。

交流部については、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２を導通させた後に抵抗成分２５およびキャパシタンス成分２６による絶縁劣化の有無を繰り返し判定している。

図２は、図１の絶縁抵抗検出部７０のより詳細な構成を示した回路図である。
図２を参照して、回路系２００は図１に示す車両システムの高圧回路系を１つの機能ブロックにより示したものである。また、図２に示す接地ノードは車両においてはボデーアース（車体）に対応する。

絶縁抵抗検出部７０は、信号発生部である発振回路４０と、絶縁劣化検出用の抵抗５０と、カップリングコンデンサ１５と、インピーダンス判定回路６０とを含む。インピーダンス判定回路６０は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８４と、オフセット回路および増幅回路からなる回路ブロック８５と、過電圧保護用ダイオード８７と、抵抗８６と、コンデンサ８８と、制御回路１１０とを含む。

発振回路４０は、ノードＮＡに所定周波数（所定周期Ｔｐ）で変化するパルス信号ＳＩＧを印加する。抵抗５０は、ノードＮＡおよびノードＮ１の間に接続される。カップリングコンデンサ１５は、絶縁劣化検出対象となる高圧バッテリＢ１とノードＮ１との間に接続される。バンドパスフィルタ８４は、ノードＮ１に入力端子が接続され、ノードＮ２に出力端子が接続される。バンドパスフィルタ８４の通過帯域周波数は、パルス信号ＳＩＧの周波数に合わせて設計される。

回路ブロック８５は、ノードＮ２とノードＮ３との間に接続される。回路ブロック８５は、バンドパスフィルタ８４を通過したパルス信号のうち、絶縁抵抗検出時に設定されるしきい値電圧付近の電圧変化を増幅する。過電圧保護用ダイオード８７は、定電圧ノードにカソードが接続され、ノードＮＢにアノードが接続されて、サージ電圧（高電圧，負電圧）を除去する。抵抗８６はノードＮ３とノードＮＢとの間に接続される。コンデンサ８８はノードＮＢと接地ノードとの間に接続される。抵抗８６およびコンデンサ８８は、回路ブロック８５から出力される信号のノイズを除去するフィルタとして機能する。

制御回路１１０は、発振回路４０を制御する。また制御回路１１０は、ノードＮＢの電圧を検出して、検出電圧Ｖｒｅｆに基づいて絶縁抵抗Ｒｉの低下を検出する。制御回路１１０は、発振指令部１１１と、Ａ／Ｄ変換部１１２と、判定部１１３とを含む。

発振指令部１１１は、発振回路４０に対してパルス信号ＳＩＧを発生するよう指示を与えるとともに、パルス信号ＳＩＧのデューティ比を変更するよう指示する。Ａ／Ｄ変換部１１２は所定のサンプリング周期Ｔｓにより検出したノードＮＢの電圧（検出電圧）をＡ／Ｄ変換する。サンプリング周期Ｔｓはパルス信号ＳＩＧの周期Ｔｐよりも十分短いのでノードＮＢの最大電圧（ピーク電圧Ｖｐ）および最小電圧を検出できる。判定部１１３は、Ａ／Ｄ変換部１１２から取得したピーク電圧Ｖｐの値と、しきい値とを比較する。これにより、制御回路１１０は、絶縁抵抗Ｒｉの低下の有無を検出する。

絶縁抵抗Ｒｉは、図１のシステムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２がオフ状態の場合には、図１の抵抗成分２８に対応し、システムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２がオン状態の場合には、抵抗成分２５，２７，２８のいずれかに対応する。

次に、絶縁抵抗Ｒｉの低下を検出する動作について説明する。発振回路４０によって発生されたパルス信号ＳＩＧは、抵抗５０、カップリングコンデンサ１５、絶縁抵抗Ｒｉ、およびバンドパスフィルタ８４を含んで構成された直列回路に印加される。これにより、抵抗５０およびカップリングコンデンサ１５の接続点に相当するノードＮ１には、絶縁抵抗Ｒｉおよび抵抗５０（抵抗値Ｒｄ）の分圧比：Ｒｉ／（Ｒｄ＋Ｒｉ）とパルス信号ＳＩＧの振幅（電源電圧である電圧＋Ｂ）との積に関連する値を波高値とするパルス電圧が発生する。なお電圧＋Ｂは、たとえば補機バッテリの電圧としてもよいが、これに限定されるものではない。

ノードＮ１に発生したパルス電圧は、バンドパスフィルタ８４によってパルス信号ＳＩＧの周波数以外の成分が減衰される。バンドパスフィルタ８４を通過したパルス信号ＳＩＧのうち、しきい値電圧付近の電圧変化のみが回路ブロック８５によって増幅される。回路ブロック８５から出力される信号はノードＮＢに伝達される。ノードＮ３からノードＮＢに信号が伝達されるに際して、過電圧保護用ダイオード８７によりサージ電圧が除去されるとともに、抵抗８６およびコンデンサ８８によってノイズが除去される。

絶縁抵抗Ｒｉが正常である時には、Ｒｉ＞＞Ｒｄである。Ｒｉが高くなるに従って、ピーク電圧Ｖｐは電圧＋Ｂにほぼ等しくなる。一方、絶縁抵抗Ｒｉの低下時には、分圧比：Ｒｉ／（Ｒｄ＋Ｒｉ）が低下するので、ピーク電圧Ｖｐが低下する。ピーク電圧Ｖｐの低下を検出することにより、絶縁劣化の発生を検出することができる。そして、検出抵抗値Ｒｄは固定値であるので、ピーク電圧Ｖｐを観測すれば、絶縁抵抗Ｒｉの値を算出することも可能である。

図３は、高圧系の絶縁抵抗の低下を検出する簡易モデルを示した回路図である。
図３を参照して、絶縁抵抗低下検出器２０１は、アース２０３を基準電位として振幅Ｖ０で発振波形を出力する発振電源２０４と、発振電源２０４から一方端に発振信号を受ける検出抵抗２０６と、検出抵抗２０６の他方端に一方電極が接続されたカップリングコンデンサ２１０とを含む。

高圧簡易モデル２０２は、カップリングコンデンサ２１０の他方電極とアース２１６との間に並列に接続された高圧絶縁抵抗２１２およびコモンモードコンデンサ２１４を含む。

高電圧バッテリや駆動回路は、高圧簡易モデル２０２のように表すことができる。高圧簡易モデル２０２のインピーダンスが大きい場合には、検出抵抗２０６（抵抗値Ｒｄ）にはほとんど電流が流れない。したがって電圧検出器２０８が検出する電圧波形は発振電源２０４の信号振幅電圧Ｖ０と同じ振幅となる（Ｖｄ＝Ｖ０）。

高圧簡易モデル２０２のインピーダンスが小さいときには、検出抵抗２０６に電流が流れるため、その分電圧ドロップした波形が電圧検出器２０８によって計測でき、これによって異常が判定できる。

人体が触れても違和感を覚えない電流レベルの上限は５ｍＡと言われている。したがって、たとえば５ｍＡの電流が流れる可能性のある抵抗値を絶縁抵抗低下の異常判定のしきい値とすることができる。システム電圧ＶＨの最大値を仮に７５０Ｖとすると、絶縁抵抗低下の異常判定のしきい値とする抵抗値はＲ＝７５０Ｖ／５ｍＡ＝１５０ｋΩとすることができる。

通常は、高電圧系から車両ボデーへの１箇所の絶縁抵抗低下では、人体が触れても電流の帰路が無いので漏電電流は流れない。したがって、１箇所の絶縁抵抗低下を検出しても直ちにシステムをシャットダウン（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ）とすることは行なわず、退避走行を認めている。このような場合には、一定時間経過後または一旦ユーザがシステムを停止させた後（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ後）に再起動禁止としている。

さらに二重の漏電対策として、車両ボデーの等電位化によって２点で車両ボデーに接触しても電流が流れなくしたり、また車両ボデーとは電位が異なる高圧バッテリＢ１周辺の高電圧部をインターロックによって接触から保護したりする対策が講じられている。

しかし、たとえば、液体漏れなどにより検出しきい値よりも絶縁抵抗値がわずかに低くなっている場合には、電圧コンバータ１１の昇圧電圧をある程度制限することで、さらに絶縁抵抗低下箇所が増えたり、車両ボデーの等電位化に問題が生じたり、高圧バッテリＢ１周辺の接触保護（インターロック）に問題が生じたりすることが重なった場合であっても、流れる電流を人体が触れても違和感を覚えない電流レベル（たとえば５ｍＡ）よりも小さくすることも可能である。

このため、絶縁抵抗低下時には、電圧コンバータの昇圧電圧を低下した絶縁抵抗に対応した値に制限すると良い。

［実施の形態１］
図４は、実施の形態１で実行される電圧コンバータの制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１、図４を参照して、まず処理が開始されると、制御装置３０は、ステップＳ１において絶縁異常検出が有るか否かを判断する。この絶縁異常の判断は、システム電圧ＶＨの最大値と人体が触れても違和感を覚えない電流レベルの上限値（たとえば５ｍＡ）とに基づいて算出された抵抗値Ｒｘと図２の絶縁抵抗検出部７０で検出された抵抗値Ｒｉとを比較することによって行なわれる。Ｒｘ＞Ｒｉの場合には、絶縁異常有りと判定され、Ｒｘ＜Ｒｉの場合には絶縁異常なしと判定される。

ステップＳ１において絶縁異常検出が有ると判断された場合には、ステップＳ２に処理が進む。一方ステップＳ１において絶縁異常検出が無いと判断された場合には通常通りの昇圧動作が実行される。すなわち、電圧コンバータ１１は、通常設定されている上限値までの昇圧が許可される。

ステップＳ２では、制御装置３０は、高電圧部と車両ボデー間の絶縁抵抗値Ｒｉをあらためて算出する。ステップＳ１で使用した値をステップＳ２でそのまま使用しても良い。そして、ステップＳ３において電圧コンバータ１１の昇圧制限用のシステム電圧上限値Ｖｍａｘを算出する。

図５は、システム電圧上限値Ｖｍａｘを算出するためのマップの一例を示した図である。

図５を参照して、横軸には検出された絶縁抵抗値Ｒが示され、縦軸には絶縁抵抗値Ｒに対応して設定される電圧コンバータ１１の昇圧制限用のシステム電圧上限値Ｖｍａｘが示される。システム電圧上限値Ｖｍａｘは、Ｖｍａｘ＞ＶＢの範囲では、電圧コンバータ１１の昇圧上限値として使用される。そして、絶縁抵抗値Ｒが増加するに従って、システム電圧上限値Ｖｍａｘも増加する。

ただし、電圧コンバータ１１で昇圧が禁止された場合にはシステム電圧ＶＨ＝ＶＢとなるので、システム電圧ＶＨの最小値はバッテリ電圧ＶＢとなる。したがって、図４のステップＳ４では、算出したシステム電圧上限値Ｖｍａｘがバッテリ電圧ＶＢ以下か否かが判断される。

図４のステップＳ４の処理において、システム電圧上限値Ｖｍａｘがバッテリ電圧ＶＢ以下であった場合には、ステップＳ５に処理が進み、電圧コンバータ１１の昇圧が禁止される。この場合には、図１のＩＧＢＴ素子Ｑ１をオン固定とし、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフ固定とした「上アームオン」状態でインバータ２０に電源電流が供給される。なお、回生制動を行なわないようにして逆方向の電流を発生させないようにすれば、ＩＧＢＴ素子Ｑ１、Ｑ２をオフ固定しダイオードＤ１のみによってインバータ２０に電源電流が供給されるように制御しても良い。

一方、ステップＳ４の処理において、システム電圧上限値Ｖｍａｘがバッテリ電圧ＶＢ以下ではなかった場合には、ステップＳ６に処理が進む。ステップＳ６では、電圧コンバータ１１の昇圧は許可されるが、昇圧電圧の上限値は通常時よりも制限される。すなわち、ステップＳ６においては、ステップＳ３で算出されたシステム電圧上限値Ｖｍａｘ以下に昇圧後のシステム電圧ＶＨを制限するように電圧コンバータ１１が制御される。システム電圧ＶＨが制限されることにより、仮に漏電が発生したとしても人体が違和感を覚えない程度の電流しか流れない。

ステップＳ５またはステップＳ６の処理が終了すると、ステップＳ７に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

以上説明したように、実施の形態１に示した車両の電源装置によれば、車両ボデーと高電圧部との間の絶縁抵抗が低下した場合において、絶縁抵抗の低下の度合いに応じて電圧コンバータ１１による昇圧を制限する。これにより、仮に漏電が発生したとしても人体が違和感を覚えない程度の電流しか流れない場合が多くなる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、現在の絶縁劣化の状況に応じて昇圧電圧の上限値を決定した。しかし、車両の置かれた状況によって絶縁劣化の状態も急変する場合もある。たとえば、雨天時に絶縁劣化するが、晴天になると絶縁性が回復する場合などでは、急な降雨や水はねなどで再び絶縁劣化することも考えられる。そこで、実施の形態２では、絶縁劣化の検出履歴を保持しておき、その履歴に基づいて昇圧電圧の上限値を決定する。

図６は、実施の形態２で実行される電圧コンバータの制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図１、図６を参照して、まず処理が開始されると、制御装置３０は、ステップＳ１１において絶縁異常検出が有るか否かを判断する。この絶縁異常の判断は、システム電圧ＶＨの最大値と人体が触れても違和感を覚えない電流レベルの上限値（たとえば５ｍＡ）とに基づいて算出された抵抗値Ｒｘと、図２の絶縁抵抗検出部７０で検出された抵抗値Ｒｉとを比較することによって行なわれる。Ｒｘ＞Ｒｉの場合には、絶縁異常有りと判定され、Ｒｘ＜Ｒｉの場合には絶縁異常なしと判定される。

ステップＳ１１において絶縁異常検出が有ると判断された場合には、ステップＳ１２に処理が進む。一方ステップＳ１１において絶縁異常検出が無いと判断された場合には、ステップＳ１８に処理が進む。

ステップＳ１８においては、制御装置３０は、車両が絶縁異常を検出した履歴があるか否かを判断する。制御装置３０は、ステップＳ１１を実行した際に絶縁異常を検出した場合にはその履歴を不揮発性メモリなどに記憶させておく。この記憶させた検出履歴は、絶縁異常部分を修理した場合には、初期化される。

ステップＳ１８において絶縁異常検出履歴が無いと判断された場合には、ステップＳ２１に処理が進み制御はメインルーチンに戻される。ステップＳ１８からステップＳ２１に処理が進んだ場合には、通常通りの昇圧動作が実行される。すなわち、電圧コンバータ１１は、通常設定されている上限値までの昇圧が許可される。一方、ステップＳ１８において絶縁異常検出履歴が有ると判断された場合にはステップＳ１９に処理が進む。

ステップＳ１２では、制御装置３０は、高電圧部と車両ボデー間の絶縁抵抗値Ｒｉをあらためて算出する。ステップＳ１１で使用した値をステップＳ１２でそのまま使用しても良い。そして、ステップＳ１３において電圧コンバータ１１の昇圧制限用のシステム電圧Ｖｍａｘｔを算出する。システム電圧Ｖｍａｘｔについては、図５で説明したシステム電圧上限値Ｖｍａｘと同様な方法で決定される。

ステップＳ１４において、制御装置３０は、ステップＳ１３で算出されたシステム電圧Ｖｍａｘｔが過去に算出したシステム電圧上限値Ｖｍａｘの最小値以下であるか否かを判断する。過去に算出したシステム電圧上限値Ｖｍａｘの最小値については、ステップＳ１８で照会した絶縁異常検出履歴の有無を示す情報とともに不揮発性メモリなどに記憶しておく。そしてステップＳ１４においては、制御装置３０は、記憶しておいた最小値を読み出して、今回算出されたシステム電圧Ｖｍａｘｔと比較し、大小関係の判断を行なう。

ステップＳ１４において、システム電圧Ｖｍａｘｔが過去に算出したシステム電圧上限値Ｖｍａｘの最小値以下であった場合には、ステップＳ１５に処理が進み、今回算出したシステム電圧Ｖｍａｘｔをシステム電圧上限値Ｖｍａｘとして設定する。

一方、ステップＳ１４において、システム電圧Ｖｍａｘｔが過去に算出したシステム電圧上限値Ｖｍａｘの最小値以下ではなかった場合には、ステップＳ１９に処理が進む。

ステップＳ１９では、過去の制限電圧最小値、つまり現在設定されているシステム電圧上限値Ｖｍａｘをそのままシステム電圧上限値Ｖｍａｘとして設定する。

ステップＳ１５またはステップＳ１９の処理によってシステム電圧上限値Ｖｍａｘが決定された後には、ステップＳ１６に処理が進む。ステップＳ１６では、決定されたシステム電圧上限値Ｖｍａｘがバッテリ電圧ＶＢ以下か否かが判断される。

ステップＳ１６の処理において、システム電圧上限値Ｖｍａｘがバッテリ電圧ＶＢ以下であった場合には、ステップＳ１７に処理が進み、電圧コンバータ１１の昇圧が禁止される。この場合には、図１のＩＧＢＴ素子Ｑ１をオン固定とし、ＩＧＢＴ素子Ｑ２をオフ固定とした「上アームオン」状態でインバータ２０に電源電流が供給される。なお、回生制動を行なわないようにして逆方向の電流を発生させないようにすれば、ＩＧＢＴ素子Ｑ１、Ｑ２をオフ固定しダイオードＤ１のみによってインバータ２０に電源電流が供給されるように制御しても良い。

一方、ステップＳ１６の処理において、システム電圧上限値Ｖｍａｘがバッテリ電圧ＶＢ以下ではなかった場合には、ステップＳ２０に処理が進む。ステップＳ２０では、電圧コンバータ１１の昇圧は許可されるが、昇圧電圧の上限値は通常時よりも制限される。すなわち、ステップＳ２０においては、ステップＳ１５またはステップＳ１９で決定されたシステム電圧上限値Ｖｍａｘ以下に昇圧後のシステム電圧ＶＨを制限するように電圧コンバータ１１が制御される。システム電圧ＶＨが制限されることにより、仮に漏電が発生したとしても人体が違和感を覚えない程度の電流しか流れない。

ステップＳ１７またはステップＳ１８の処理が終了すると、ステップＳ２１に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

実施の形態２に示した車両の電源装置は、実施の形態１の車両の電源装置が奏する効果に加えてさらに安全性が向上する。

最後に、実施の形態１，２について、再び図１等を参照しながら総括する。実施の形態１，２に示される車両の電源装置は、高圧バッテリＢ１と、車両ボデー（ＧＮＤ）と高圧バッテリＢ１によって電源が供給される部分との間の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出部７０と、高圧バッテリＢ１の電圧を変換して車両負荷に供給する電圧コンバータ１１と、電圧コンバータ１１の電圧を制御する制御装置３０とを含む。制御装置３０は、絶縁抵抗検出部７０の検出する絶縁抵抗の変化に基づいて電圧コンバータ１１の電圧上限値Ｖｍａｘを変更する。

好ましくは、図４、図５に示すように、制御装置３０は、絶縁抵抗が低下した場合には電圧上限値Ｖｍａｘも低下させる。

好ましくは、図５、図６に示すように、制御装置３０は、絶縁抵抗が低下した場合には電圧上限値Ｖｍａｘを低下させ、絶縁抵抗が低下した状態から絶縁抵抗の変化が増加方向に転じても電圧上限値Ｖｍａｘを低下させた状態を維持する。なお、修理等によって絶縁抵抗が正常である状態に戻された場合には、電圧上限値Ｖｍａｘを低下させた状態はクリアされる。

好ましくは、車両負荷は、車両を駆動するモータＭ１用のインバータ２０を含む。図１に示す車両１００は、高圧バッテリを搭載するものであれば、電気自動車でもハイブリッド自動車でも燃料電池自動車でもよい。

今回開示された実施例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て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。

１０，１６ 電圧センサー、１１ 電圧コンバータ、１２，８８ コンデンサ、１３ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４ エアコン、１５，２１０ カップリングコンデンサ、１７，２４ 電流センサー、２０ インバータ、２５，２７，２８ 抵抗成分、２６ キャパシタンス成分、３０ 制御装置、４０ 発振回路、５０，８６ 抵抗、６０ インピーダンス判定回路、７０ 絶縁抵抗検出部、８４ バンドパスフィルタ、８５ 回路ブロック、８７ 過電圧保護用ダイオード、１００ 車両、１１０ 制御回路、１１１ 発振指令部、１１２ Ａ／Ｄ変換部、１１３ 判定部、２００ 回路系、２０１ 絶縁抵抗低下検出器、２０２ 高圧簡易モデル、２０３，２１６ アース、２０４ 発振電源、２０６ 検出抵抗、２０８ 電圧検出器、２１２ 高圧絶縁抵抗、２１４ コモンモードコンデンサ、Ｂ１ 高圧バッテリ、Ｂ２ 補機バッテリ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、Ｍ１ 交流モータ、ＮＬ 負極母線、ＰＬ 正極母線、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、ＳＲ１，ＳＲ２ システムメインリレー。

Claims (4)

1. 蓄電装置と、
   車両ボデーと前記蓄電装置によって電源が供給される部分との間の絶縁抵抗を検出する抵抗検出部と、
   前記蓄電装置の電圧を変換して車両負荷に供給する電圧コンバータと、
   前記電圧コンバータの電圧を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記抵抗検出部の検出する前記絶縁抵抗の変化に基づいて前記電圧コンバータの電圧上限値を変更する、車両の電源装置。
2. 前記制御装置は、前記絶縁抵抗が低下した場合には前記電圧上限値も低下させる、請求項１に記載の車両の電源装置。
3. 前記制御装置は、前記絶縁抵抗が低下した場合には前記電圧上限値を低下させ、前記絶縁抵抗が低下した状態から前記絶縁抵抗の変化が増加方向に転じても前記電圧上限値を低下させた状態を維持する、請求項１または２に記載の車両の電源装置。
4. 前記車両負荷は、前記車両を駆動するモータ用のインバータを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の電源装置。

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