JP2015210087A - 地絡判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地絡の判定精度の向上を図ることができる地絡判定装置を提供する。【解決手段】地絡判定装置２は、バッテリ１１の対地絶縁抵抗３０に印加される所定の発振周波数の交流信号を出力する発振回路２１と、発振回路２１と対地絶縁抵抗３０との間に設けられたカップリングコンデンサ２３と、発振回路２１とカップリングコンデンサ２３との間で交流信号を取り込み、当該交流信号に含まれる高周波ノイズを除去するフィルタ２４と、フィルタ２４を通過後の交流信号を入力し、該交流信号の波高値に基づいてバッテリ１１の地絡判定を実施する制御装置２６とを備えている。制御装置２６は、発振回路２１よりも高周波でかつフィルタ２４で除去できない低周波ノイズがフィルタ２４フィルタ通過後の交流信号に重畳している場合には、その交流信号に基づく地絡判定を無効化する。【選択図】 図５

Description

本発明は、地絡の有無を判定する地絡判定装置に関する。

従来、ハイブリッド自動車や電気自動車などの高電圧のバッテリ系（高電圧回路）を備える車両では、高電圧部と車両との間に対地絶縁抵抗が存在しており、地絡などによる対地絶縁抵抗の低下に伴う漏電から乗員等を保護するために、地絡を判定する地絡判定装置が設けられている。

例えば特許文献１において、地絡判定装置は、カップリングコンデンサを介して地絡判定装置と高電圧部とが直流的に絶縁された状態で、高電圧部に対して抵抗を介して所定周波数の交流信号（パルス信号）を印加している。そして、抵抗と対地絶縁抵抗との分圧で決定される交流信号の電圧（波高値）の変動から、地絡の有無を判定している。なお地絡判定装置には、交流信号の周波数帯域を濾過することでノイズを除去するフィルタが設けられており、交流信号の電圧の検出精度が高められるようにしている（特許文献１参照）。

特開２００３−２７４５０４号公報

しかし、交流信号に重畳されたノイズの周波数が、交流信号の周波数帯域に近い場合又は重複する場合には、フィルタ回路を用いてそのノイズを濾過しようとすると、地絡判定に使用する交流信号の成分も除去されることになり、交流信号の検出精度の低下を招くおそれがある。

本発明は、上記実情を鑑み、地絡の判定精度の向上を図ることができる地絡判定装置を提供することを技術課題とする。

本発明では、高電圧部の対地絶縁抵抗に印加される所定の発振周波数の交流信号を出力する交流信号出力手段と、交流信号出力手段と対地絶縁抵抗との間に設けられたカップリングコンデンサと、交流信号出力手段とカップリングコンデンサとの間で交流信号を取り込み、当該交流信号に含まれる高周波ノイズを除去するフィルタ手段と、フィルタ手段を通過した後のフィルタ通過後交流信号を入力し、該交流信号の波高値に基づいて前記高電圧部の地絡判定を実施する地絡判定手段と、を備える地絡判定装置であって、発振周波数よりも高周波でかつフィルタ手段で除去できない低周波ノイズがフィルタ通過後交流信号に重畳していることを判定するノイズ重畳判定手段と、ノイズ重畳判定手段によりノイズ重畳状態である場合に、地絡判定手段による地絡判定を無効化する無効化手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明において、流信号出力手段から出力された交流信号の発振周波数よりも高周波であるが、フィルタ手段で除去されない低周波のノイズが交流信号に重畳されている場合には、その交流信号に基づく地絡判定を無効化する。これにより地絡判定の精度を向上できる。

本実施形態に係る地絡判定装置の回路図。 地絡判定値の学習処理の説明図。 地絡判定パラメータの補正処理の説明図。 地絡判定パラメータの補正処理の説明図。 低周波ノイズ重畳時における無効化処理の説明図。 地絡判定処理のフローチャート。 地絡判定処理のタイミングチャート。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す地絡判定装置は、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両に搭載された高電圧バッテリ（以下、バッテリと記す）の地絡（漏電）を判定する装置である。本実施形態では、バッテリ１１、電気負荷１０、ＳＭＲ１５を含む回路を高電圧回路１と称する。

バッテリ１１は、車両の電気負荷１０に電力を供給する電源であり、例えば、複数個のリチウムイオン電池等が直列に接続された電池群として構成されている。バッテリ１１と、電気負荷１０とはシステムメインリレー（system main relay、以下ＳＭＲ１５と記す）を介して接続されている。

ＳＭＲ１５は、バッテリ１１の負極端子と正極端子のそれぞれに接続されており、ＳＭＲ１５の接続（オン）／遮断（オフ）が切り替えられることで、バッテリ１１と電気負荷１０との電気的な接続（オン）／遮断（オフ）が切り替えられる。

電気負荷１０は、例えばＭＧ１２（motor generator）、インバータ１３、コンバータ１４を備えている。ＳＭＲ１５がオンの際、バッテリ１１の電力は、インバータ１３及びコンバータ１４で電力変換されてＭＧ１２に供給される。またＭＧ１２の回生エネルギでバッテリ１１が充電される。

バッテリ１１と電気負荷１０とはそれぞれ車両の車体１００から絶縁されているが、バッテリ１１と車体１００との間には、絶縁抵抗Ｒｇ０及び浮遊容量Ｃｇ０からなる対地絶縁抵抗３０が存在している。同様に電気負荷１０と車体１００との間にも、絶縁抵抗Ｒｇ１及び浮遊容量Ｃｇ１からなる対地絶縁抵抗３１が存在している。なお図１では、バッテリ１１と車体１００とに絶縁抵抗Ｒｇ０が接続されており且つ絶縁抵抗Ｒｇ０に浮遊容量Ｃｇ０が並列接続されている状態と、電気負荷１０と車体１００とに絶縁抵抗Ｒｇ１が接続されており且つ絶縁抵抗Ｒｇ１に浮遊容量Ｃｇ１が並列接続された状態とを説明の便宜上示している。

なお、バッテリ１１に地絡が発生していない正常時には、対地絶縁抵抗３０の絶縁抵抗Ｒｇ０は所定以上（例えば数ＭΩ以上）に維持される。一方、バッテリ１１に地絡が発生している異常時には、対地絶縁抵抗３０の絶縁抵抗Ｒｇ０が低下する。

地絡判定装置２は、発振回路２１、抵抗２２、カップリングコンデンサ２３、フィルタ２４、差動増幅器２５、制御装置２６を備えている。

発振回路２１は、所定の発振周波数の交流信号を出力する回路である。例えば発振回路２１は、中心周波数ｆｃ＝２Ｈｚ、波高値５Ｖの矩形波状の交流信号を出力する。

抵抗２２は、対地絶縁抵抗３０と交流信号を分圧するものであり、一端が発振回路２１に接続され、他端がカップリングコンデンサ２３とフィルタ２４との接続点Ｂに接続される。

カップリングコンデンサ２３は、地絡判定装置２とバッテリ１１との間で、直流成分を遮断して交流信号を通過させるための素子であり、一端が抵抗２２に接続され、他端がバッテリ１１の負極側に接続される。

フィルタ２４は、抵抗ＲとコンデンサＣとを備えるアナログフィルタであり、例えば、後述する制御装置２６で交流信号をＡ／Ｄ変換をする際にエイリアシングが発生することを抑制するためのアンチエイリアスフィルタとして設けられている。なお、フィルタ２４は、制御装置２６のサンプリング周波数（Ａ／Ｄ変換周期の逆数）の半分以上の周波数成分を除去するように構成されている。

差動増幅器２５は、フィルタ２４を通過後の交流信号について振幅レベルを調整するものであり、差動増幅器２５を通過後の交流信号の振幅の最大値が所定値となるように基準電圧が定められている。例えば本実施形態において、発振回路２１から出力される交流信号の振幅を５Ｖとした場合には、フィルタ２４を通過後の交流信号の振幅の最大値が４．５Ｖとなるように、差動増幅器２５によって交流信号の振幅が縮小される。

制御装置２６は、Ａ／Ｄ変換部２８、ＣＰＵ２９の他、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどを備えて構成されており、ＲＯＭに記憶された各種プログラムをＣＰＵが実行することで各種処理を行う。

具体的には、制御装置２６は、ＣＰＵ２９がＡ／Ｄ変換部２８を介して入力された交流信号のデジタルフィルタ処理を実施し、そのフィルタ処理後の交流信号に基づいて、バッテリ１１の地絡判定処理を実施する。デジタルフィルタ処理では、Ａ／Ｄ変換後のデジタルの交流信号に含まれるノイズのうち、交流信号の周波数帯域から離れた周波数のノイズを除去する。例えば、有限インパルス応答（finite impulse response）によって、発振回路２１から出力された交流信号の周波数帯域及びその周辺の帯域成分を濾過し、その他の周波数帯域の信号を遮断する。

また、地絡判定処理では、ＳＭＲ１５の切断状態で交流信号の波高値（振幅）を算出するとともに、その波高値と所定の地絡判定値との比較により地絡の有無を判定する。すなわち、制御装置２６は、交流信号の波高値が地絡判定値以上となる場合、つまり対地絶縁抵抗３０に対する抵抗２２の分圧比率が低い場合には、地絡が発生していないと判定する。一方、交流信号の波高値が地絡判定値よりも低くなる場合、つまり対地絶縁抵抗３０の低下に伴って、対地絶縁抵抗３０に対する抵抗２２の分圧比率が高くなる場合には、地絡が発生していると判定する。

本実施形態では特に、制御装置２６による地絡判定に際して以下の３つの処理を実施することとしており、これら各処理の実施により、地絡判定の精度向上を図るものとしている。

（１）地絡判定値の学習処理
（２）地絡判定パラメータの補正処理
（３）低周波ノイズ重畳時における無効化処理
以下、各処理について説明する。

＜地絡判定値の学習処理＞
バッテリ１１の地絡判定では、一般に車両の工場出荷時に決定されている地絡判定値を用い、その地絡判定値と交流信号の波高値とに基づいて地絡の有無が判定される。ただし、バッテリ１１の個体差や経年変化を考慮すると、対地絶縁抵抗３０の抵抗値にはばらつきが生じていると考えられる。また、制御装置２６に入力される交流信号についても、地絡判定装置２の各素子の個体差や劣化等によるばらつきが生じていると考えられる。ゆえに、こうしたばらつきに起因して、地絡判定の精度に影響が及ぶことが懸念される。

そこで本実施形態では、対地絶縁抵抗３０の実抵抗値に対応する交流信号の波高値を時系列で検出し、その時系列の波高値に基づいて地絡判定値の学習を実施する。つまり、車両の使用時において所定条件の下で交流信号の波高値を検出するとともに、時系列の複数の波高値に基づいて地絡判定値を逐次設定する。

より具体的には、制御装置２６は、図２に示すように、車両の動作開始の都度（すなわち１トリップごとに）、交流信号の波高値ｐを検出するとともに、時系列のｎ個の波高値ｐ１〜ｐｎについて平均値を算出する。例えば、車両使用ごとに検出した交流信号の波高値ｐをフラッシュメモリ等に記憶しておき、今回及び過去のｎ回分の波高値の平均値を算出する。さらに、波高値の平均値から所定値αを減算して地絡判定値Ａを算出する。本実施形態では、地絡判定値Ａを学習値として記憶し、トリップごとに設定する。ただし、波高値の平均値を学習値として記憶することも可能である。そして、制御装置２６は、学習値である地絡判定値を用い、都度の交流信号の波高値との比較に基づいて地絡の有無を判定する。

また、バッテリ１１と電気負荷１０とを接続するＳＭＲ１５が閉じている状態と開いている状態とでは、抵抗２２の分圧により検出される交流信号の波高値に差異が生じ、バッテリ１１の地絡判定の精度に影響が及ぶ。そのため、本実施形態では、ＳＭＲ１５が開いている状態下で、都度の交流信号の波高値に基づいて地絡の有無を判定する。地絡判定値の学習処理においても、ＳＭＲ１５が開いている状態下で、時系列の複数の波高値に基づいて地絡判定値の学習を実施する。

ここで、ＳＭＲ１５は、接続状態の切り替え時に発生する過渡電流の熱で溶着するなど、オン故障が生じる可能性がある。この場合、ＳＭＲ１５のオン故障が生じていると、バッテリ１１と電気負荷１０とが意図せず接続されたままの状態となるため、やはり地絡判定の精度に影響が及ぶ。

そこで本実施形態では、制御装置２６は、地絡判定を実施する際に、ＳＭＲ１５がオン故障しているか否かを判定する。すなわち制御装置２６は、上述した波高値の平均値に基づいてＳＭＲ異常判定用の異常判定値を設定し、その異常判定値と都度の交流信号の波高値との比較に基づいてＳＭＲ１５のオン故障の有無を判定する。なお、地絡判定値とＳＭＲ異常判定値とは同じ値とすることが可能である。地絡判定値とＳＭＲ異常判定値とを共通の異常判定値とする場合、交流信号の波高値が異常判定値以下になることで、地絡及びＳＭＲオン故障のいずれかの異常が発生していると判定される。そしてかかる場合には、ＳＭＲ１５を開閉（オン／オフ）させることで、地絡及びＳＭＲオン故障のいずれが生じているかを特定する。つまり、ＳＭＲ１５をオン／オフさせて交流信号の波高値が変化すれば地絡が発生していると判定でき、変化しなければＳＭＲオン故障が発生していると判定できる。ＳＭＲ１５のオン故障を適正に判定することで、地絡判定の精度向上も期待できる。

＜地絡判定パラメータの補正処理＞
バッテリ１１の地絡判定は、交流信号の波高値を判定パラメータとして実施される。この場合、地絡の有無は対地絶縁抵抗３０の絶縁抵抗Ｒｇ０の大きさに応じて判定されるものであるが、交流信号を用いて地絡判定を実施する場合には、浮遊容量Ｃｇ０による容量リアクタンスの影響で交流信号の波高値に変動が生じてしまう。この場合、絶縁抵抗Ｒｇ０が低下しておらず地絡が発生していないにもかかわらず、浮遊容量Ｃｇ０による容量リアクタンスの影響で地絡が誤判定されるおそれがある。

そこで、本実施形態では浮遊容量Ｃｇ０の容量リアクタンスによる電圧誤差を取り除いた状態で地絡判定を実施する。すなわち、浮遊容量Ｃｇ０の容量リアクタンスが交流信号の周波数に応じて変化することを利用して、地絡判定パラメータである交流信号の波高値の検出値を補正する。

絶縁抵抗値と交流信号の波高値とは図３に示す関係にあり、絶縁抵抗値が大きいほど波高値が大きくなる。図３において、第１波高値Ｖ１は、発振回路２１の中心周波数ｆｃが地絡判定用の第１周波数ｆ１の場合における絶縁抵抗Ｒｇ０及び浮遊容量Ｃｇ０により生じる振幅分を示している。第２波高値Ｖ２は、発振回路２１の中心周波数ｆｃが第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２の場合における絶縁抵抗Ｒｇ０及び浮遊容量Ｃｇ０により生じる振幅分を示している。この場合、制御装置２６は、第１波高値Ｖ１と第２波高値Ｖ２との差ΔＶ（＝Ｖ１−Ｖ２）を算出し、その差ΔＶを地絡判定パラメータとして用いて地絡判定を実施する。なお、ＳＭＲ異常判定に関していえば、差ΔＶをＳＭＲ異常判定パラメータとして用いてＳＭＲ異常判定を実施する。

具体的には、図４に示すように、交流信号の中心周波数ｆｃを第１周波数ｆ１から第２周波数ｆ２に変化させた際に、浮遊容量Ｃｇ０の容量リアクタンスの変化に伴い交流電圧が第１波高値Ｖ１から第２波高値Ｖ２に変わることを利用して、第１波高値Ｖ１及び第２波高値Ｖ２の差ΔＶから浮遊容量Ｃｇ０を推定する。そして、推定された浮遊容量Ｃｇ０を用いて第１波高値Ｖ１を補正する。

例えば、ＲＯＭには差ΔＶから浮遊容量Ｃｇ０を算出するための演算式やマップなどの情報が記憶されており、ＣＰＵ２９はこれらの演算を用いて浮遊容量Ｃｇ０の推定値を算出する。そして、浮遊容量Ｃｇ０の推定値を用いて、第１周波数ｆ１での容量インピーダンスＺｃを算出し、第１波高値Ｖ１から容量インピーダンスＺｃで生じる電圧誤差を差し引くことで、補正後の波高値Ｖ１１を得る。なお、交流信号の第１周波数ｆ１は例えば２〜１０Ｈｚの範囲で設定される。第２周波数ｆ２は、第１周波数ｆ１よりも高い周波数であり、例えば４Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で設定される。

＜低周波ノイズ重畳時における無効化処理＞
車体１００とバッテリ１１との間には浮遊容量Ｃｇ０が存在しているため、電気負荷１０の状態変化などで生じたコモンモードノイズが、浮遊容量Ｃｇ０を介して地絡判定装置２に侵入する可能性がある。このコモンモードノイズの周波数が、発振回路２１から出力される交流信号の周波数帯域に近い又は重畳する場合には、制御装置２６のデジタルフィルタ処理でそのノイズを除去することができず、地絡判定の精度に影響してしまう。

そこで本実施形態では、制御装置２６は、発振回路２１の発振周波数よりも高周波で、かつフィルタ２４で除去できない低周波ノイズがフィルタ２４を通過した後交流信号に重畳しているか否かを判定し、ノイズ重畳状態である場合に、交流信号の波高値に基づく地絡判定を無効化する。つまり、交流信号と分離できない周波数のノイズが交流信号に重畳されている場合には、その交流信号を地絡判定に使用しないようにする。これにより地絡の誤判定の発生を抑え、地絡判定の精度を高めるようにする。

すなわち、図１において、制御装置２６は、Ａ／Ｄ変換部２８と、ＣＰＵ２９とを有しており、ＣＰＵ２９はデジタルフィルタ２７を有する。制御装置２６に入力されたアナログの交流信号は、Ａ／Ｄ変換部２８でＡ／Ｄ変換されてデジタルの交流信号に変換される。Ａ／Ｄ変換後のデジタルの交流信号は、デジタルフィルタ２７に入力される。デジタルフィルタ２７は、発振回路２１の発振周波数の交流信号を通過させる。

発振回路２１の発振周波数に近い又は重複する周波数の低周波ノイズが交流信号に含まれていると、その低周波ノイズもデジタルフィルタ２７を通過してしまうため、交流信号から低周波ノイズが除去されない。この場合、低周波ノイズの影響で波高値が変動した交流信号に基づき地絡判定が実施されるため、地絡判定の精度が低下してしまう。

そこで、本実施形態では発振回路２１から出力される交流信号の波高値（振幅）を、Ａ／Ｄ変換部２８の入力電圧範囲と同じ又はそれよりも大きい振幅とし、その交流信号の振幅を差動増幅器２５で縮小する。これにより所定の入力電圧範囲（例えば０〜５Ｖ）を有するＡ／Ｄ変換部２８において、入力電圧範囲の上限側に、Ａ／Ｄ変換部２８通過後の交流信号が入力電圧範囲を超えるものであることを判定する超過判定領域（４．５Ｖ〜５Ｖ）を形成する。そして、交流信号の波高値が超過判定領域に含まれる場合に、交流信号にデジタルフィルタ２７で除去できない低周波のノイズが重畳された状態であるとして、その交流信号を地絡判定に使用しないようにする。

具体的には図５に示されるように、ＣＰＵ２９は、デジタルフィルタ２７通過後の交流信号の波高値と、超過判定領域の上限値（４．５Ｖ）とを比較して、交流電圧の波高値が上限値を超えて超過判定領域に含まれる回数が単位時間内に複数回ある場合に、その交流信号を地絡判定に使用しない（無効化する）と判定する。又は、交流信号の電圧の立ち上がりのエッジが超過判定領域に含まれる回数が単位時間内に複数回ある場合に、その交流信号を地絡判定に使用しないと判定してもよい。

次に以上の構成を備える地絡判定装置の処理について説明する。なお以下の処理は、図示を略す車両のイグニッションスイッチがオンとされた状態で、制御装置２６のＣＰＵ２９が実施する。なお初期設定として、発振回路２１から出力される交流信号の周波数は、第１周波数ｆ１＝２Ｈｚに設定されており、これに合わせてデジタルフィルタ２７が通過する周波数帯域が設定されているとする。

図６において、ステップＳ１０でＳＭＲ１５がオフであるか否かを判定する。例えば車両の始動時などＳＭＲ１５がオフとなる場合に肯定判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ１１で交流信号のＡ／Ｄ値を取得する。すなわちアナログの交流信号をデジタルの交流信号に変換する。ステップＳ１２では、デジタルフィルタ処理を実施する。すなわち、Ａ／Ｄ変換後の交流信号の発振周波数の周波数成分を通過する。これにより第１周波数ｆ１における第１波高値Ｖ１を取得する。

ステップＳ１３では、交流信号を地絡判定に使用するか否かを判定する。ここでは、デジタルフィルタ２７を通過後の交流信号の波高値が超過判定領域に含まれる回数が、単位時間内に所定未満の場合に、交流信号を地絡判定に使用すると肯定判定する。

ステップＳ１３で肯定判定した場合には、ステップＳ１４で、浮遊容量Ｃｇ０による電圧誤差を補正するために、第１周波数ｆ１とは異なる第２周波数ｆ２での交流信号の第２波高値Ｖ２を取得済みであるか否かを判定する。

ステップＳ１４で否定判定した場合には、ステップＳ１８に進み、発振回路２１の第２周波数ｆ２に変更する。例えば第２周波数ｆ２＝２０Ｈｚに設定する。また発振回路２１の周波数変更に合わせて、デジタルフィルタ２７が通過する周波数帯域を設定する。ステップＳ１９では、第２周波数ｆ２の場合における交流信号の第２波高値Ｖ２を検出する。

ステップＳ１４で肯定判定した場合には、ステップＳ１５で、第１周波数ｆ１での第１波高値Ｖ１を補正して、補正後の波高値Ｖ１１を算出する。すなわち、差ΔＶから浮遊容量Ｃｇ０を推定し、浮遊容量Ｃｇ０の推定値を用いて第１周波数ｆ１での容量インピーダンスＺｃを算出する。そして第１周波数ｆ１の際に容量インピーダンスＺｃで生じる電圧誤差を差し引くことで、補正後の波高値Ｖ１１を得る。

ステップＳ１６では、補正後の波高値Ｖ１１が地絡判定値Ａ以上であるか否かを判定する。肯定判定した場合には、ステップＳ１６で地絡判定値Ａの学習処理をする。すなわち、図２に示されるように、ステップＳ１２で取得した交流信号の波高値を含めたｎ回分の波高値の平均値を算出して、地絡判定値Ａを設定する。なお今回設定された地絡判定値Ａは、次回の地絡判定の際の判定基準に使用される。

ステップＳ１６で否定判定した場合、ステップＳ２０に進み、ＳＭＲ１５を開閉（オンオフ）させて、その際の交流信号の波高値の変化を検出する。ステップＳ２１では、ＳＭＲ１５が正常か否かを判定する。すなわちＳＭＲ１５のオンオフに伴い交流信号の波高値が変化した場合には、ＳＭＲ１５は正常であると判定する。一方、ＳＭＲ２５のオンオフに伴い交流信号の波高値が変化しなかった場合には、ＳＭＲ１５は異常であると判定する。

ステップＳ２１でＳＭＲ１５が正常の場合には、ステップＳ２２で地絡異常であると判定する。この場合、地絡異常が生じている旨の情報を出力する。ステップＳ２１でＳＭＲ１５が異常の場合には、ステップＳ２３でＳＭＲ１５のオン故障であると判定する。この場合、ＳＭＲ１５にオン故障が生じている旨の情報を出力する。なおステップＳ１０，Ｓ１３で否定判定した場合には処理を終了する。

次に図７のタイミングチャートを用いて上記処理の実行例を説明する。なお以下の処理はＩＧスイッチがオンの際に、所定の周期で繰り返し実施される。なお初期状態ではＳＭＲ１５はオフであり、発振回路２１からは第１周波数ｆ１の交流信号が出力される。

時刻ｔ１でＩＧスイッチがオンとされると、発振回路２１から第１周波数ｆ１（＝２Ｈｚ）の交流信号が出力される。また制御装置２６の処理が開始されて、交流信号のＡ／Ｄ変換や、デジタルフィルタ２７でのノイズ除去が実施され、第１波高値Ｖ１が検出される。

この際、第１波高値Ｖ１が超過判定領域に含まれる頻度が所定以上の場合には、ノイズが重畳された状態であり、その交流信号を用いた処理を実施しない無効化処理が実施される。この際、第１波高値Ｖ１がノイズ重畳状態であることを示す信号が出力されてもよい。第１波高値Ｖ１が超過判定領域に含まれる頻度が所定未満の場合には、その交流信号を地絡判定に使用すると判定される。

交流信号を地絡判定に使用すると判定された場合、発振回路２１の第１周波数ｆ１からｆ２に一旦変更され、その際の交流信号の第２波高値Ｖ２が検出される。そして交流信号の波高値の差ΔＶから、浮遊容量Ｃｇ０が推定され、浮遊容量Ｃｇ０の推定値を用いて補正後の波高値Ｖ１１が算出される。

補正後の波高値Ｖ１１が地絡判定値Ａ以上であると判定されると、すなわち地絡が発生していないと判定されると、今回取得した交流信号の波高値を含めたｎ回分の波高値の平均値が算出される。この場合、次回の地絡判定の際に、更新済の地絡判定値Ａが使用される。

一方、波高値Ｖ１１が地絡判定値Ａ未満と判定された場合には、ＳＭＲ１５が開閉されて、交流信号の波高値の変化が検出される。この際、ＳＭＲ１５を動かしても交流信号の波高値が変動しなかったことが検出された場合には、ＳＭＲ１５のオン故障異常が判定される。一方、交流信号の波高値が変動した場合には、地絡異常と判定される。

ＳＭＲ１５が正常と判定された場合、時刻ｔ２で図示を略す上位ＥＣＵからの指令信号を受けて、ＳＭＲ１５がオンに切り替えられる。なおＳＭＲ１５の接続／遮断は、正極側と負極側のＳＭＲ１５が同時に切り替えられてもよく、片側ずつ順番に切り替えられてもよい。

そして、ＩＧスイッチ及びＳＭＲ１５の両方がオンとなると、バッテリ１１と電気負荷１０とが電気的に接続され車両走行が可能な状態となる。この際、図示を略すアクセルセンサからの検出信号に基づきＭＧの駆動が制御されて車両が走行する。

そして時刻ｔ３で、ＩＧオフに切り替えられた後、時刻ｔ４でＳＭＲ１５がオフに切り替えられる。

上記によれば以下の優れた効果を奏することができる。

・地絡判定装置２では発振回路２１から出力された交流信号を対地絶縁抵抗３０に印加して、対地絶縁抵抗３０の実抵抗値に応じて変化する交流信号の波高値を用いて地絡判定を実施している。この際、交流信号に含まれる高周波ノイズはフィルタ２４で除去される。しかし、発振周波数よりも高周波であるがフィルタ２４で除去できない低周波ノイズが交流信号に含まれる場合、低周波ノイズの影響で変動した交流信号の波高値に基づく地絡判定が実施されることになり、地絡判定の精度に影響する。そこで、発振回路２１から出力された交流信号の発振周波数よりも高周波であるが、フィルタ２４で除去されない低周波のノイズが交流信号に重畳されている場合には、その交流信号に基づく地絡判定を無効化する。これにより地絡判定の精度を向上できる。

・所定の入力電圧範囲を有するＡ／Ｄ変換部２８において、入力電圧範囲の上限側及び下限側の少なくともいずれかに、フィルタ２４通過後の交流信号が入力電圧範囲を超えるものであることを判定する超過判定領域を設ける場合、Ａ／Ｄ変換部２８を用いて交流信号がノイズ重畳状態であるかを判別することができる。

・フィルタ２４通過後の交流信号の振幅を縮小してＡ／Ｄ変換部２８における超過判定域を形成するようにした。これにより、Ａ／Ｄ変換部２８の交流特性を変えることなく、Ａ／Ｄ変換部２８において超過判定域を形成できる。

・発振回路２１から出力される交流信号の発振周波数に近い又は重複する周波数の低周波のノイズが、交流信号に含まれる場合、デジタルフィルタ２７によって、発振回路２１での発振周波数の交流信号を通過させようとした場合に、低周波ノイズも共に通過されることになり、交流信号から低周波ノイズを除去することができない。この場合には地絡判定が誤判定されるおそれがある。そこで、デジタルフィルタ２７によるフィルタ処理後の波高値が超過判定域である場合に、地絡判定装置２による地絡判定を無効化する。これにより地絡判定の精度が高められる。

また本実施形態は、上記に限定されず以下のように実施されてもよい。

・上記では、波高値Ｖ１１が地絡判定値Ａ未満となった場合に、ＳＭＲ１５を開閉させて地絡かＳＭＲ１５のオン故障かを判別している。これ以外にも、地絡判定用の判定基準とＳＭＲ１５のオン故障判定用の判定基準とを個別に設けて、波高値Ｖ１１と各判定基準との比較により、地絡又はＳＭＲ１５のオン故障が判定されてもよい。

・ＳＭＲ１５に溶着などのオン故障が生じている場合には、バッテリ１１の対地絶縁抵抗３０と電気負荷１０の対地絶縁抵抗３１とが並列接続状態となり、地絡判定装置２による地絡判定を実施する場合における容量インピーダンスが浮遊容量Ｃｇ１によって変わる。そこで、容量インピーダンスが発振回路２１の周波数に応じて変わることを利用して、ＳＭＲ１５のオン故障の有無を判定してもよい。すなわち、ＳＭＲ１５がオフの際に発振回路２１の発振周波数を変化させる。この際、ＳＭＲ１５にオン故障が生じていると、ＳＭＲ１５にオン故障が生じていない場合に比べて、浮遊容量Ｃｇ１による容量インピーダンスの変動分だけ、交流信号の波高値の変化が大きくなる。そこで、ＳＭＲ１５をオンオフした際の交流信号の波高値の変動の大きさを利用して、ＳＭＲ１５のオン故障を判定してもよい。

・上記では、時系列のｎ個の波高値について地絡判定値Ａを算出しているが、車両の使用開始から取得した全波高値について地絡判定値Ａを算出してもよい。

・図６において、例えばステップＳ１０の後に、インバータ１３等の電気負荷１０が動作していないか否かが判定されてもよい。この場合、電気負荷１０の動作状態で地絡判定が実施されることを回避できる。

・上記において、ＩＧオフとなった後に、ＳＭＲ１５がオフに切り替えられているが、ＭＲ１５がオフとなった後、ＩＧオフに切り替えられてもよい。

・上記では、浮遊容量Ｃｇ０の推定値を用いて、補正後の波高値Ｖ１１を算出する例を示した。これ以外にも差ΔＶを用いて補正後の波高値Ｖ１１が直接算出されてもよい。この場合、ＲＯＭには差ΔＶから補正後の波高値Ｖ１１を算出するための演算式やマップ等が記憶される。

・上記では、車両の動作開始の都度に、交流信号の波高値ｐを検出するとしたが、車両の動作終了時の都度に、交流信号の波高値ｐが検出されてもよい。又は車両の動作開始時及び終了時の両方において交流信号の波高値ｐを検出して、これらを用いて地絡判定値が設定されてもよい。

１１…バッテリ、２１…発振回路、２３…カップリングコンデンサ、２４…フィルタ、２６…制御装置。

Claims (6)

1. 高電圧部（１１）の対地絶縁抵抗（３０）に印加される所定の発振周波数の交流信号を出力する交流信号出力手段（２１）と、
   前記交流信号出力手段と前記対地絶縁抵抗との間に設けられたカップリングコンデンサ（２３）と、
   前記交流信号出力手段と前記カップリングコンデンサとの間で前記交流信号を取り込み、当該交流信号に含まれる高周波ノイズを除去するフィルタ手段（２４）と、
   前記フィルタ手段を通過した後のフィルタ通過後交流信号を入力し、該交流信号の波高値に基づいて前記高電圧部の地絡判定を実施する地絡判定手段（２６）と、
   を備える地絡判定装置であって、
   前記発振周波数よりも高周波でかつ前記フィルタ手段で除去できない低周波ノイズが前記フィルタ通過後交流信号に重畳していることを判定するノイズ重畳判定手段（２６）と、
   前記ノイズ重畳判定手段によりノイズ重畳状態である場合に、前記地絡判定手段による地絡判定を無効化する無効化手段（２６）と、
   を備えることを特徴とする地絡判定装置。
2. 前記フィルタ通過後交流信号を入力する信号入力部（２８）は、所定の入力電圧範囲を有するものであり、
   前記信号入力部の入力電圧範囲の上限側及び下限側の少なくともいずれかには、前記フィルタ通過後交流信号が前記入力電圧範囲を超えるものであることを判定するための超過判定域が設けられており、
   前記無効化手段は、前記フィルタ通過後交流信号が前記超過判定域に入るものであれば、ノイズ重畳状態であるとして前記地絡判定を無効化する請求項１に記載の地絡判定装置。
3. 前記フィルタ通過後交流信号の振幅を変更可能な振幅調整手段（２５）を備え、
   前記交流信号出力手段から出力される前記交流信号は、前記入力電圧範囲と同じ又はそれよりも大きい振幅で交流変化するものであり、
   前記振幅調整手段は、前記フィルタ通過後交流信号の振幅を縮小することで、前記入力電圧範囲内に超過判定域を形成する請求項２に記載の地絡判定装置。
4. 前記交流信号出力手段から出力された前記交流信号の前記発振周波数に相当する交流変化を除去する第２フィルタ（２７）を備え、
   前記地絡判定手段は、前記第２フィルタにより前記発振周波数の交流変化を除去した後の前記波高値に基づいて地絡判定を実施するものであって、
   前記無効化手段は、前記フィルタ通過後交流信号の波高値が前記超過判定域である場合に、前記地絡判定手段による地絡判定を無効化する請求項２又は３に記載の地絡判定装置。
5. 前記無効化手段は、前記フィルタ通過後交流信号の波高値が前記超過判定域に入る頻度が所定以上の場合に、前記地絡判定手段による地絡を無効化する請求項２乃至４のいずれか１項に記載の地絡判定装置。
6. 前記交流信号出力手段から出力された交流信号を前記対地絶縁抵抗と分圧する抵抗（２２）を備え、
   前記地絡判定手段は、前記対地絶縁抵抗と前記抵抗との分圧で決定される交流信号の波高値に基づいて前記高電圧部の地絡判定を実施する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の地絡判定装置。

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