JP4337464B2 - 地絡検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気車両における車体と直流電源回路との地絡の発生を検出する地絡検出装置に関する。

近年、電気モータを用いた電気自動車の開発が進められている。この種の電気車両においては、駆動用モータによる走行時の電力供給等を行う高電圧のバッテリが搭載される。このバッテリは、車体と電気的に絶縁された状態で搭載させる必要があるので、当該バッテリの絶縁抵抗の異常低下、すなわち、車体と当該バッテリとの地絡の発生を検出する必要がある。

このような地絡の発生の有無を検出する技術としては、地絡検出用信号として発生させた矩形波の波高値を一定の比較電圧と比較するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−７０５０３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された従来の技術においては、発生させた検出用信号による波高値を一定の比較電圧と比較するので、例えばバッテリの残存容量が減少した場合のように当該バッテリの電圧自体が低下した場合には、地絡が発生していないにもかかわらず、地絡が発生した場合と同じような波高値が出力され、この状態を地絡発生と誤検出してしまうことがあった。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、直流電圧低下による地絡の発生を誤検出することがなく、地絡の発生を精度よく検出することができる地絡検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る地絡検出装置は、直流電源回路からの電力を用いて駆動する車両の車体と直流電源回路との間に絶縁抵抗が設けられ、前記車体と前記直流電源回路との地絡の発生を検出するものである。

この地絡検出装置では、上述の課題を解決するために、所定の地絡検出用信号を発生し、前記絶縁抵抗の抵抗値に応じた電圧振幅値を検出する地絡検出回路を備え、地絡を検出するに際して、地絡判定電圧値算出手段により、前記直流電源回路の直流電圧値に基づいて、地絡判定電圧値を算出し、地絡検出手段により、前記直流電源回路と前記地絡検出回路とを分離するカップリングコンデンサと前記絶縁抵抗との接続点である地絡検出点における前記地絡検出用信号の電圧振幅値と、前記地絡判定電圧値とを比較する。これにより、地絡検出装置では、比較した結果に応じて、前記車体と前記直流電源回路との地絡の発生の有無を検出する。

本発明に係る地絡検出装置によれば、地絡検出回路の地絡検出点における地絡検出用信号の電圧振幅値と、直流電源回路の直流電圧値に基づいて変更した地絡判定電圧値とを比較して、車体と直流電源回路との地絡の発生の有無を検出するので、直流電源回路の直流電圧値自体が低下した場合であっても、この直流電圧低下による地絡発生の誤検出をすることがなく、地絡の発生を精度よく検出することができる。

以下、本発明を適用した具体的な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。

本発明は、車体と電気的に絶縁された状態で搭載されるバッテリからの直流電圧に基づいて駆動する電気車両に適用される。

［電気車両の構成］
電気車両は、図１に示すように、車体と電気的に絶縁された状態で搭載される高電圧バッテリ１１と、この高電圧バッテリ１１の直流電圧値Ｖ_Ｂを検出するバッテリ電圧センサ１２と、高電圧バッテリ１１から放電される直流電力を交流電力へと変換するインバータ１３と、このインバータ１３によって変換された交流電力により駆動される負荷である駆動モータ１４とを備え、これら強電系の各部が強電系ハーネス１５によって接続されて構成される。なお、図１では、車体をアース記号として示している。

高電圧バッテリ１１は、車体と電気的に絶縁された状態で搭載され、駆動源としての駆動モータ１４を駆動するための直流電圧を発生させるものである。この高電圧バッテリ１１は、放電した直流電力をインバータ１３に供給する。また、高電圧バッテリ１１は、図示しないエアーコンディショナ等の各種補機に対しても電力を供給し、これら各種補機を駆動させる。

バッテリ電圧センサ１２は、高電圧バッテリ１１の総電圧である直流電圧値Ｖ_Ｂを検出する。このバッテリ電圧センサ１２からのセンサ信号は、後述するＣＰＵ（Central Processing Unit）２１へと供給される。

インバータ１３は、高電圧バッテリ１１から放電される直流電力を３相交流電力へと変換し、変換して得られた３相交流電力を駆動モータ１４に供給する。このとき、インバータ１３は、図示しないアクセルペダルやブレーキペダルの操作に基づいて、要求する駆動力を駆動モータ１４が発生するように、図示しない車両コントローラによって制御される。

駆動モータ１４は、当該電気車両を駆動させるための負荷として設けられ、インバータ１３から供給された３相交流電力に基づいて駆動する。このとき、駆動モータ１４は、インバータ１３と同様に、図示しない車両コントローラによって制御され、要求する駆動力を発生する。

このような電気車両は、高電圧バッテリ１１から放電される直流電力をインバータ１３によって３相交流電力に変換し、この３相交流電力を３相交流型の駆動モータ１４に供給することにより、駆動モータ１４を駆動させるように構成される。そして、電気車両は、駆動モータ１４によって発生した駆動力を図示しない減速機等を介してタイヤへと伝達させることによって駆動される。また、電気車両は、減速時には、駆動モータ１４によって発生する回生電力がインバータ１３を介して高電圧バッテリ１１へと供給されることにより、高電圧バッテリ１１の充電を行うこともできる。

さらに、電気車両においては、抵抗値Ｒｖが可変となる絶縁抵抗１６と、この絶縁抵抗１６と並列に接続されたコンデンサ１７とが、高電圧バッテリ１１、インバータ１３及び強電系ハーネス１５の強電系と並列して接続される。

具体的には、電気車両においては、絶縁抵抗１６の一端が強電系ハーネス１５との接続部１８を介して高電圧バッテリ１１のプラス母線に接続される。高電圧バッテリ１１は、この絶縁抵抗１６が設けられることによって車体と電気的に絶縁された状態となる。また、電気車両においては、コンデンサ１７に蓄積する容量が車体が有する静電容量（以下、車体静電容量Ｃｖという。）に相当し、車体静電容量Ｃｖを示す信号がＣＰＵ２１により読み込まれる。

また、電気車両は、後述する地絡検出処理を含む主として高電圧バッテリ１１に関する制御を行うバッテリコントローラとしてのＣＰＵ２１と、後述する地絡検出用信号の検出タイミングや絶縁抵抗低下判定しきい値を更新するタイミングを設定するタイマ２２と、外気温度を検出する外気温度センサ３１と、例えば右ドアに設けられて車体温度を検出する車体温度センサ３２と、各種補機の温度を検出する補機温度センサ３３と、補機の動作をオンオフする補機動作スイッチ３４と、補機の温度を設定する温度設定スイッチ３５とを備える。

このような電気車両において、外気温度センサ３１、車体温度センサ３２、及び補機温度センサ３３により検出したセンサ信号は、それぞれ、ＣＰＵ２１へと供給される。そして、ＣＰＵ２１は、これら温度情報を用いて、後述するように、車体静電容量Ｃｖを補正する処理を行う。

さらに、電気車両は、所定の地絡検出用信号を発生して上述した絶縁抵抗１６の抵抗値Ｒｖに応じた電圧振幅値を検出するための地絡検出回路を備える。

具体的には、地絡検出回路は、例えば三角波信号や矩形波信号といった地絡の発生を検出するための所定の地絡検出用信号を発生する検出用信号発生回路４１を備える。この検出用信号発生回路４１には、接続部１８との間に、直列して第１バッファ４２、第１抵抗４３及びカップリングコンデンサ４５が接続されている。また、検出用信号発生回路４１には、第１抵抗４３と直列して接続された第２抵抗４４と、カップリングコンデンサ４５が接続される。ここで、カップリングコンデンサ４５は、少なくとも高電圧バッテリ１１と当該地絡検出回路とを分離するために設けられている。この地絡検出回路においては、絶縁抵抗１６の一端に、接続部１８を介して静電容量Ｃｃのカップリングコンデンサ４５の一端が接続され、このカップリングコンデンサ４５の他端に、抵抗値Ｒ１の第１抵抗４３及び第１バッファ４２並びに検出用信号発生回路４１が直列に接続される。また、カップリングコンデンサ４５の他端には、第２抵抗４４を介してノイズフィルタ４６が接続されるとともに、第２バッファ４７及び検出用信号入力回路４８が直列に接続される。

また、地絡検出回路は、第２抵抗４４と直列して接続されたノイズフィルタ４６と、第２抵抗４４と直列に接続された第２バッファ４７と、この第２バッファ４７と直列に接続された検出用信号入力回路４８とを備える。この検出用信号入力回路４８は、検出用信号発生回路４１によって発生されて各部を通過してきた地絡検出用信号を入力する。

このような地絡検出回路においては、検出用信号発生回路４１によって発生された所定の波高値の地絡検出用信号を、第１バッファ４２及び第１抵抗４３を介して、カップリングコンデンサ４５へと印加した上で、第２抵抗４４及び第２バッファ４７を介して、検出用信号入力回路４８へと入力する。そして、検出用信号入力回路４８は、入力した信号をＣＰＵ２１へと供給する。これにより、ＣＰＵ２１は、地絡検出処理を行う。

また、ＣＰＵ２１は、地絡検出処理を行うために、高電圧バッテリ１１の総電圧である直流電圧値に基づいて、絶縁抵抗１６の抵抗値が低下して車体と高電圧バッテリ１１との間で地絡が発生したことを判定するための絶縁抵抗低下しきい値を変更して設定する処理をする。これにより、ＣＰＵ２１は、設定した絶縁抵抗低下しきい値に対応する地絡判定電圧値と、地絡検出点における電圧振幅値とを比較することにより、絶縁抵抗の異常低下を検出して車体とバッテリとの地絡の発生を検出する。なお、このＣＰＵ２１による地絡検出処理の詳細については後述する。

［電気車両における地絡検出処理］
つぎに、上述したように構成された電気車両における地絡検出処理について説明する。

［絶縁抵抗低下判定しきい値の変更設定処理］
先ず、電気車両における絶縁抵抗低下しきい値の変更設定処理について説明する。

この電気車両は、絶縁抵抗１６の抵抗値Ｒｖが異常低下したか否か、すなわち、高電圧バッテリ１１と車体との地絡が発生したか否かを判定するための絶縁抵抗低下判定しきい値を、高電圧バッテリ１１の直流電圧値Ｖ_Ｂに基づいて変更して設定する。

ここで、電気車両においては、高電圧バッテリ１１が満充電状態付近である場合には、当該高電圧バッテリ１１の直流電圧値Ｖ_Ｂは、図２に示すように、電圧値Ｖｍａｘ付近の値となる。このとき、絶縁抵抗１６の抵抗しきい値である絶縁抵抗低下判定しきい値は、Ｒｓｍａｘとなる。

これに対し、電気車両の走行時であって駆動モータ１４が駆動している場合や、高電圧バッテリ１１の残存容量が低下した場合といったように、高電圧バッテリ１１の直流電圧値ＶＢが電圧値Ｖｍａｘから低下して電圧値Ｖｍｅｄとなった場合を考える。

この場合、電気車両においては、予め設定されている地絡電流値Ｉｓで地絡の発生を検出するために、絶縁抵抗低下判定しきい値を、Ｒｓｍａｘよりも小さいＲｓｍｅｄ（＝Ｖｍｅｄ／Ｉｓ）として再設定する。同様に、電気車両においては、高電圧バッテリ１１の直流電圧値ＶＢが電圧値Ｖｍｅｄからさらに低下して電圧値Ｖｌｏｗとなった場合には、絶縁抵抗低下判定しきい値を、Ｒｓｍｅｄよりも小さいＲｓｌｏｗ（＝Ｖｌｏｗ／Ｉｓ）として再設定する。

そして、電気車両においては、予め図示しないメモリに格納しておいた例えば図３に示すような絶縁抵抗低下しきい値Ｒｓに応じた地絡検出用信号の電圧値である地絡判定電圧値Ｖｓの変化が記述されたマップデータを参照することにより、再設定した絶縁抵抗低下しきい値Ｒｓｍｅｄ，Ｒｓｌｏｗに基づいて、地絡判定電圧値を、絶縁抵抗低下しきい値Ｒｓｍａｘに対応する値Ｖｓｍａｘから、それぞれ、Ｖｓｍｅｄ，Ｖｓｌｏｗへと変化させる。

このように、電気車両においては、高電圧バッテリの直流電圧値にかかわらず、絶縁抵抗低下しきい値を一定値とする場合と比較して、バッテリ電圧センサ１２によって検出される高電圧バッテリ１１の直流電圧値Ｖ_Ｂに基づいて、ＣＰＵ２１により、絶縁抵抗低下しきい値Ｒｓを変更して設定する。より具体的には、電気車両においては、ＣＰＵ２１により、高電圧バッテリ１１の直流電圧値Ｖ_Ｂが低いほど、絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓを低く設定し、この絶縁抵抗低下しきい値Ｒｓに対応する地絡検出用信号の地絡判定電圧値Ｖｓを求める。

そして、電気車両においては、絶縁抵抗１６とカップリングコンデンサ４５との接続点である地絡検出点、すなわち、接続部１８における電圧振幅値を、検出用信号入力回路４８を介してＣＰＵ２１に入力し、ＣＰＵ２１により、電圧振幅値と地絡判定電圧値Ｖｓとを比較し、この電圧振幅値が、設定した地絡検出用信号の判定電圧値Ｖｓよりも小さい場合には、地絡が発生しているものと検出することができる。

［電気車両における地絡検出処理動作］
具体的には、電気車両は、図４に示す一連の処理を経ることにより、地絡検出処理を行う。

まず、ステップＳ１において、図示しないイグニションスイッチがオン状態とされることにより電気車両が起動されると、ＣＰＵ２１は、ステップＳ２において、例えば所定期間毎に地絡検出処理を実行するために、タイマ２２を計時時間をリセットする。

続いて、ＣＰＵ２１は、ステップＳ３において、タイマ２２による計時時間を検出し、絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓを更新するタイミングとして予め設定された所定時間Ｔｓが経過したか否かを判定する。

ここで、ＣＰＵ２１は、所定時間Ｔｓが経過していないと判定した場合には、所定時間Ｔｓが経過するまで待機する一方で、所定時間Ｔｓが経過したと判定した場合には、ステップＳ４へと処理を移行して絶縁抵抗低下しきい値を変更する処理を開始する。

次のステップＳ４において、ＣＰＵ２１は、バッテリ電圧センサ１２からのセンサ信号を読み取ることによって、高電圧バッテリ１１の直流電圧値Ｖ_Ｂを検出する。

そして、ＣＰＵ２１は、ステップＳ５において、車体静電容量Ｃｖを検出する。なお、ＣＰＵ２１は、このステップＳ５における車体静電容量Ｃｖを検出する際には、外気温度、車体温度、及び補機温度に基づいて、車体静電容量Ｃｖを補正することによって適切な車体静電容量Ｃｖを検出するが、この詳細については、図６を用いて後述する。

続いて、ＣＰＵ２１は、ステップＳ６において、絶縁抵抗判定しきい値Ｒｓを、Ｒｓ＝ｋ１・ＶＢ／Ｉｓなる演算をすることにより、更新する。なお、ｋ１は、バッテリ電圧センサ１２の検出誤差を考慮し、高電圧バッテリ１１の直流電圧値Ｖ_Ｂに応じて予め設定された検出許容範囲設定用補正係数であり、Ｉｓは、予め設定された地絡電流値である。

続いて、ＣＰＵ２１は、ステップＳ７において、先に図３に示したマップデータを参照し、ステップＳ６にて算出した絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓに対応する地絡判定電圧値Ｖｓを算出する。

続いて、ＣＰＵ２１は、ステップＳ８において、車体静電容量Ｃｖによる絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓの変動を補正するための補正係数ｋ２を算出する。具体的には、ＣＰＵ２１は、例えば図５に示すような判定電圧値Ｖｓに応じた絶縁抵抗値の変化が車体静電容量Ｃｖ毎に記述されたマップデータを参照することにより、補正係数ｋ２を算出する。なお、図５に示すマップデータは、予め図示しないメモリに格納されているものである。

続いて、ＣＰＵ２１は、ステップＳ９において、補正した地絡判定電圧値Ｖｓｓ（＝ｋ２・Ｖｓ）を算出し、ステップＳ７にて算出した地絡判定電圧値Ｖｓを新たな地絡判定電圧値Ｖｓｓに更新し、ステップＳ１０において、図１２に示す地絡判定制御処理を行う。

そして、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１１において、図示しないイグニションスイッチの状態を検出し、イグニションスイッチがオフ状態とされたか否かを判定し、イグニションスイッチがオフ状態とされていないと判定した場合には、ステップＳ２からの処理を繰り返し、新たな絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓの設定を行う一方で、イグニションスイッチがオフ状態とされたと判定した場合には、一連の処理を終了する。

［車体静電容量の補正処理］
ここで、ステップＳ５にて説明した車体静電容量Ｃｖの補正処理について説明する。

ＣＰＵ２１は、上述したように、外気温度、車体温度、及び補機温度に基づいて、車体静電容量Ｃｖを補正する。したがって、ＣＰＵ２１は、まず、車体静電容量Ｃｖを補正するために必要な情報である外気温度、車体温度、及び補機温度を検出する。

すなわち、ＣＰＵ２１は、図６に示すように、ステップＳ１１において、外気温度センサ３１からのセンサ信号を読み取ることによって外気温度を検出し、ステップＳ１２において、車体温度センサ３２からのセンサ信号を読み取ることによって車体温度を検出し、ステップＳ１３において、補機温度センサ３３からのセンサ信号を読み取ることによって補機温度を検出する。

さらに、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１４において、ステップＳ１２にて検出した車体温度に対する車体静電容量Ｃｖを算出する。具体的には、ＣＰＵ２１は、例えば図７に示すような車体温度に応じた車体静電容量Ｃｖの変化が記述されたマップデータを参照することにより、車体温度に対する車体静電容量Ｃｖを算出する。なお、図７に示すマップデータは、電気車両の設計時に予め実験等によって求められたものであり、図示しないＣＰＵ２１により読み込まれるメモリに格納されているものである。

続いて、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１５において、ステップＳ１３にて検出した補機温度に対する補正係数を算出する。具体的には、ＣＰＵ２１は、例えば図８に示すような補機温度に応じた補正係数が記述された補正テーブルデータを参照することにより、補機温度に対する補正係数を算出する。なお、図８に示す補正テーブルデータは、予め図示しないメモリに格納されているものである。

より具体的には、補正テーブルデータは、例えば図９に示すような補機温度に応じた車体静電容量Ｃｖの変化が記述されたマップデータに基づいて、ステップＳ１４にて算出した車体静電容量Ｃｖを補正する補正係数が補機温度毎に設定されたものである。そして、ＣＰＵ２１は、算出した補正係数をステップＳ１４にて算出した車体静電容量Ｃｖに対して乗じることにより、補機温度に応じた車体静電容量Ｃｖの補正を行う。

なお、ＣＰＵ２１は、これまでの処理により、車体温度と補機温度とに基づいた車体静電容量Ｃｖを算出したことになる。

続いて、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１６において、補機動作スイッチ３４の状態を検出し、補機動作スイッチ３４が、補機を動作させていることを示すオン状態であるか否かを判定する。

ここで、ＣＰＵ２１は、補機スイッチ３４がオン状態とされていないと判定した場合には、補機の状態に応じた車体静電容量Ｃｖの補正を行うことなく、図４中ステップＳ６へと処理を移行する。

一方、ＣＰＵ２１は、補機スイッチ３４がオン状態とされていると判定した場合には、ステップＳ１７へと処理を移行し、温度設定スイッチ３５によって設定されている補機の設定温度を検出し、ステップＳ１８において、ステップＳ１１にて検出した外気温度と、ステップＳ１７にて検出した補機の設定温度との温度差を算出する。

そして、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１９において、ステップＳ１８にて算出した外気温度と補機の設定温度との温度差に対する補正係数を算出する。具体的には、ＣＰＵ２１は、例えば図１０に示すような温度差に応じた補正係数が記述された補正テーブルデータを参照することにより、温度差に対する補正係数を算出する。なお、図１０に示す補正テーブルデータは、予め図示しないメモリに格納されているものである。

より具体的には、補正テーブルデータは、例えば図１１に示すような温度差に応じた車体静電容量Ｃｖの変化が記述されたマップデータに基づいて、ステップＳ１５にて補正した車体静電容量Ｃｖをさらに補正する補正係数が温度差毎に設定されたものである。そして、ＣＰＵ２１は、算出した補正係数をステップＳ１５にて補正した車体静電容量Ｃｖに対して乗じることにより、補機状況に応じた補正を行い、図４中ステップＳ６へと処理を移行する。

なお、ＣＰＵ２１は、これまでの処理により、車体温度と補機温度とに加え、外気温度に基づいた車体静電容量Ｃｖを算出したことになる。

このような処理を行うＣＰＵ２１は、外気温度、車体温度、及び補機温度に基づいて車体静電容量Ｃｖを補正することにより、環境に応じた適切な車体静電容量Ｃｖを検出することができ、より高精度の地絡検出処理を行うことが可能となる。

［地絡判定制御処理］
つぎに、図４中のステップＳ１０におけるＣＰＵ２１による地絡判定制御処理について説明する。

ＣＰＵ２１は、上述したように、地絡判定電圧値Ｖｓｓを算出すると、検出用信号発生回路４１によって地絡検出信号を発生し、この地絡判定電圧値Ｖｓｓを用いた地絡判定を行う。

すなわち、ＣＰＵ２１は、図１２に示すように、ステップＳ２１において、地絡検出点である接続部１８における地絡検出用信号の電圧振幅値Ｖを検出する。なお、この電圧振幅値Ｖは、一連の地絡検出処理が図４中のステップＳ３に示した所定時間Ｔｓ毎に行われるので、所定時間Ｔｓ毎にＣＰＵ２１により検出されることになる。

続いて、ＣＰＵ２１は、ステップＳ２２において、ステップＳ２１にて検出した電圧振幅値Ｖと、図４中のステップＳ９にて算出した地絡判定電圧値Ｖｓｓとを比較し、電圧振幅値Ｖが地絡判定電圧値Ｖｓｓ以下であるか否かを判定する。ここで、ＣＰＵ２１は、電圧振幅値Ｖが地絡判定電圧値Ｖｓｓ以下でないと判定した場合には、ステップＳ２１からの処理を繰り返す。

一方、ＣＰＵ２１は、電圧振幅値Ｖが地絡判定電圧値Ｖｓｓ以下（Ｖ≦Ｖｓｓ）であると判定した場合には、ステップＳ２３へと処理を移行してタイマ２２による計時時間を検出し、この電圧振幅値Ｖが地絡判定電圧値Ｖｓｓ以下である状態が所定時間Ｔｓだけ継続したか否かを判定する。

ここで、ＣＰＵ２１は、電圧振幅値Ｖが地絡判定電圧値Ｖｓｓ以下である状態が所定時間Ｔｓだけ継続していないと判定した場合には、ステップＳ２２からの処理を繰り返す一方で、Ｖ≦Ｖｓｓである状態が所定時間Ｔｓだけ継続したと判定した場合には、ステップＳ２４において、絶縁抵抗１６の抵抗値Ｒｖが異常低下している、すなわち、地絡が発生していると判定する。

そして、ＣＰＵ２１は、ステップＳ２５において、高電圧バッテリ１１と車体との地絡が発生したことを示す警告信号を生成してインジケータ等を駆動することにより、例えば乗員等に地絡が発生している旨を報知し、図４中ステップＳ１１へと処理を移行する。

このように、ＣＰＵ２１は、高電圧バッテリ１１の直流電圧値Ｖ_Ｂに基づいて、絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓを変更して設定し、この絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓに対応する地絡判定電圧値Ｖｓｓを求め、地絡検出点における電圧振幅値Ｖと地絡判定電圧値Ｖｓｓとを比較することにより、車体と高電圧バッテリ１１との地絡の発生の有無を検出することができる。

［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本発明を適用した電気車両によれば、高電圧バッテリ１１の直流電圧値Ｖ_Ｂに基づいて絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓを変更して設定し、設定した絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓに対応する地絡判定電圧値Ｖｓｓと、地絡検出点における地絡検出用信号の電圧振幅値Ｖとを比較して、高電圧バッテリ１１と車体との地絡の発生を検出するので、高電圧バッテリ１１の充電量が低下して直流電圧が低下した場合に地絡の発生を誤検出することがなく、地絡の発生を精度よく検出することができる。

より具体的には、この電気車両においては、高電圧バッテリ１１の直流電圧値Ｖ_Ｂが低いほど、絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓを低く設定することにより、高電圧バッテリ１１の直流電圧値ＶＢ自体が低下した場合であっても、この直流電圧値Ｖ_Ｂ低下による誤検出を起こすことがなく、地絡の発生を精度よく検出することができる。

また、この電気車両においては、設定した絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓに対応する地絡判定電圧値Ｖｓをそのまま用いるのではなく、この地絡判定電圧値Ｖｓを、車体静電容量Ｃｖに基づいて補正し、地絡判定電圧値Ｖｓｓを求めるので、車体静電容量Ｃｖによる絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓの変動を補正することができ、より高精度に地絡の発生を検出することができる。

このとき、この電気車両においては、外気温度、車体温度、及び補機温度に基づいて、車体静電容量Ｃｖを補正することにより、環境に応じた適切な車体静電容量Ｃｖを検出することができ、より高精度の地絡検出処理を行うことが可能となる。

さらに、この電気車両においては、予め設定された所定時間Ｔｓ毎に絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓを更新するので、絶縁抵抗１６の抵抗値の変動速度が小さく、常時絶縁抵抗低下判定しきい値Ｒｓを変更する必要をなくすことができる。したがって、電気車両においては、ＣＰＵ２１によって実行する制御用のソフトウェアの負荷を低減させることができ、効率よく地絡検出処理を行うことができる。

さらにまた、この電気車両においては、地絡が発生していると判定した場合には、地絡が発生している旨を乗員等に対して報知するので、乗員等が適切に地絡の発生を把握することができ、迅速に危険を回避することが可能となる。

なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

［請求項の構成要件と実施形態の構成との対応関係］
請求項１に記載した直流電源回路は、実施形態に記載した高電圧バッテリ１１に対応する。請求項１に記載した絶縁抵抗は、実施形態に記載した絶縁抵抗１６に対応する。請求項１に記載した地絡検出回路は、実施形態に記載した、少なくとも検出用信号発生回路４１、第１抵抗４３、第２抵抗４４、カップリングコンデンサ４５、及び検出用信号入力回路４８からなる地絡検出回路に対応する。請求項１乃至請求項５に記載した地絡判定電圧値算出手段は、実施形態に記載したＣＰＵ２１に対応する。請求項１に記載したカップリングコンデンサは、実施形態に記載したカップリングコンデンサ４５に対応する。請求項１に記載した地絡検出点は、実施形態に記載した接続部１８に対応する。請求項１及び請求項６に記載した地絡検出手段は、実施形態に記載したＣＰＵ２１に対応する。

本発明を適用した電気車両の構成を説明する図である。 本発明を適用した電気車両において絶縁抵抗低下判定しきい値の変更処理について説明するための図であり、高電圧バッテリの直流電圧値と地絡電流値との関係を示す図である。 本発明を適用した電気車両において、絶縁抵抗低下判定しきい値を変更した場合における当該絶縁抵抗低下しきい値に応じた地絡判定電圧値の変化を記述したマップデータの一例を示す図である。 本発明を適用した電気車両における一連の地絡検出処理の処理手順を示すフローチャートである。 本発明を適用した電気車両において、判定電圧値に応じた絶縁抵抗値の変化を車体静電容量毎に記述したマップデータの一例を示す図である。 本発明を適用した電気車両において、車体静電容量の補正処理の処理手順を示すフローチャートである。 本発明を適用した電気車両において、車体温度に応じた車体静電容量の変化を記述したマップデータの一例を示す図である。 補機温度に応じた補正係数を記述した補正テーブルデータの一例を示す図である。 補機温度に応じた車体静電容量の変化を記述したマップデータの一例を示す図である。 外気温度と補機の設定温度との温度差に応じた補正係数を記述した補正テーブルデータの一例を示す図である。 外気温度と補機の設定温度との温度差に応じた車体静電容量の変化を記述したマップデータの一例を示す図である。 本発明を適用した電気車両において、地絡判定制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ 高電圧バッテリ
１２ バッテリ電圧センサ
１３ インバータ
１４ 駆動モータ
１５ 強電系ハーネス
１６ 絶縁抵抗
１７ コンデンサ
１８ 接続部
２１ ＣＰＵ
２２ タイマ
３１ 外気温度センサ
３２ 車体温度センサ
３３ 補機温度センサ
３４ 補機動作スイッチ
３５ 温度設定スイッチ
４１ 検出用信号発生回路
４２ 第１バッファ
４３ 第１抵抗
４４ 第２抵抗
４５ カップリングコンデンサ
４６ ノイズフィルタ
４７ 第２バッファ
４８ 検出用信号入力回路

Claims (6)

1. 直流電源回路からの電力を用いて駆動する車両の車体と直流電源回路との間に絶縁抵抗が設けられ、前記車体と前記直流電源回路との地絡の発生を検出する地絡検出装置であって、
   所定の地絡検出用信号を発生し、前記絶縁抵抗の抵抗値に応じた電圧振幅値を検出する地絡検出回路と、
   前記直流電源回路の直流電圧値に基づいて、地絡判定電圧値を算出する地絡判定電圧値算出手段と、
   前記直流電源回路と前記地絡検出回路とを分離するカップリングコンデンサと前記絶縁抵抗との接続点である地絡検出点における前記地絡検出用信号の電圧振幅値と、前記地絡判定電圧値とを比較し、前記車体と前記直流電源回路との地絡の発生の有無を検出する地絡検出手段と
   を備えることを特徴とする地絡検出装置。
2. 前記地絡判定電圧値算出手段は、前記直流電源回路の直流電圧値に基づいて前記絶縁抵抗の抵抗値のしきい値である絶縁抵抗低下判定しきい値を変更して設定し、設定した前記絶縁抵抗低下判定しきい値に対応する地絡判定電圧値を算出することを特徴とする請求項１に記載の地絡検出装置。
3. 前記地絡判定電圧値算出手段は、前記直流電源回路の直流電圧値が低いほど、前記絶縁抵抗低下判定しきい値を低い値に設定することを特徴とする請求項２に記載の地絡検出装置。
4. 前記地絡判定電圧値算出手段は、前記車体が有する静電容量に基づいて、前記地絡判定電圧値を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の地絡検出装置。
5. 前記地絡判定電圧値算出手段は、外気温度、車体温度、及び補機温度に基づいて前記静電容量を補正し、当該補正した静電容量に基づいて、前記地絡判定電圧値を補正することを特徴とする請求項４に記載の地絡検出装置。
6. 前記地絡判定電圧値算出手段は、予め設定された所定時間毎に前記絶縁抵抗低下判定しきい値を更新して、前記地絡判定電圧値を更新することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の地絡検出装置。

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