JPWO2007007749A1 - 車載用電力供給システムの漏電検出装置 - Google Patents

車載用電力供給システムの漏電検出装置 Download PDF

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Abstract

車載用電力供給システムの直流高電圧回路、交流高電圧回路の両方で漏電検出を正しく行えるようにする。コンタクタ１７をオフさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンにして、交流信号Ｖsが、印加点Ｐに印加される。電圧測定点Ｑの測定電圧としきい値とが対比されて漏電の有無が検出される。

Description

本発明は、蓄電池の直流電力を電力変換回路で交流電力に変換し、この交流電力を交流モータに供給する車載用電力供給システムの漏電検出装置に関する。
近年、動力の一部または全部を蓄電池から供給される電力で賄うハイブリッド車などの車両の開発が進められている。このような車両の多くには、インバータのような電力変換回路を用いて蓄電池の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を交流モータ等の負荷に供給する電力供給システムが搭載されている。
電力供給システムに用いられる蓄電池は、高電圧大容量であるため、電気回路の何れかの箇所で漏電が生じると、車両のメンテナンスを行う作業者等が感電するなどの不具合が発生するおそれがある。このため車載用の電力供給システムにおいて、漏電の有無を事前に知り、漏電を発見した場合には、速やかに対処することが求められている。
図６は、従来用いられている車載用電力供給システムの漏電検出装置を示す図である。このような漏電検出装置については、例えば下記特許文献１で開示されている。
図６において、車載用電力供給システムの漏電検出装置は、電力供給システム１０と漏電検出部２０とからなる。
電力供給システム１０は、直流高電圧回路Ａと交流高電圧回路Ｂとからなる。直流高電圧回路Ａは、直流用の蓄電池１１と、蓄電池１１の正負極に接続される正極電線１３および負極電線１４と、正極電線１３上および負極電線１４上に設けられたコンタクタ１７ａ、１７ｂと、コンタクタ１７ａ、１７ｂの後段にあって正極電線１３および負極電線１４に接続される。交流高電圧回路Ｂは、正極電線１３および負極電線１４に接続され、複数のスイッチング素子のオン・オフ切り換えによって直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１２と、交流モータ１５と、インバータ回路１２と交流モータ１５を接続する複数の交流電線１６とからなる。
交流モータ１５を駆動するときには、コンタクタ１７ａ、１７ｂは、オンされる。
インバータ回路１２は、例えば図７で示すＩＧＢＴインバータ回路１２が用いられる。ＩＧＢＴインバータ回路１２には、６つのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６および対応する６つのダイオード７７で構成された６つのＩＧＢＴ回路７０〜７５が設けられている。
交流モータ１５が三相である場合には、ＩＧＢＴ回路７０、７３、ＩＧＢＴ回路７１、７４、ＩＧＢＴ回路７２、７５の三組のＩＧＢＴ回路が並列に配置される。ＩＧＢＴ回路７０、７３の中間点Ｍ１、ＩＧＢＴ回路７１、７４の中間点Ｍ２、ＩＧＢＴ回路７２、７５の中間点Ｍ３はそれぞれ、交流モータ１５の３つのコイルに接続されている。
漏電検出部２０は、蓄電池１１の正極側の正極電線１３上の電圧印加点Ｐに接続されるコンデンサＣと、コンデンサＣに接続される抵抗Ｒと、正弦波や矩形波等の所定周波数の交流信号Ｖsを発振して、抵抗Ｒに交流信号Ｖsを通電させる発振器２１と、抵抗ＲとコンデンサＣとの間の電圧測定点Ｑにおいて電圧レベル（交流電圧の実効値）を測定する電圧測定部４０とからなる。この電圧測定部４０で、電圧を測定する際には、漏電の有無を判別するための閾値が設定される。
図６の漏電検出部２０における漏電検出処理は、以下のように行われる。
負極電線１４で絶縁が劣化し、漏電が発生した場合を想定する。
発振器２１から出力された交流信号Ｖｓは、抵抗RとコンデンサＣを通過して、正極電線１３の印加点Ｐに印加される。
仮に電力供給システム１０に漏電が無い場合には、電圧測定部４０で測定される電圧実効値は、発振器２１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値と略同じであり、設定された閾値以上となる。これにより、漏電は無しと判定される。
一方、電力供給システム１０に漏電が有る場合、つまり負極電線１４に漏電が有る場合は、負極電線１４と、車体のボディ（アース）との間で、漏電抵抗ｒが発生する。このため交流信号Ｖsの電圧実効値は、抵抗Ｒと漏電抵抗ｒとによって分圧されることになる。このため電圧測定部４０で測定される電圧実効値は、発振器２１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値よりも小さくなり、設定された閾値よりも低くなる。これにより漏電有りと判定される。このように測定点Ｑにおける電圧を測定し、閾値と比較することによって、漏電の有無を検出することができる。
特開２００３−２１９５５１号公報
しかしながら、従来の漏電検出装置では、電力供給システム１０のうち直流高電圧回路Ａで生じた漏電の検出は行えるものの、交流高電圧回路Ｂで生じた漏電の検出は行えないという問題があった。以下、交流高電圧回路Ｂで漏電検出ができない理由を、図６、図７を用いて説明する。
交流電圧回路Ｂの交流電線１６ａ〜１６ｃのいずれかで絶縁が劣化し、漏電が発生する場合を想定する。
漏電検出時には、交流モータ１５は、通常時制御を行わないため、交流高電圧回路Ｂの各ＩＧＢＴ素子７６のゲートは、オフされる。このため、交流信号Ｖsのうちの半波、つまり一方向の信号は、各ダイオード７７を通過して交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播する。しかし、残りの半波、つまり逆方向の信号は、各ダイオード７７に通電しないため各ＩＧＢＴ回路７０〜７５でカットされる。この結果、交流電線１６ａ〜１６ｃに実際に漏電があっても無くても、漏電無しと一律に判定されてしまうことになり、漏電の有無を正しく判定することができなくなる。
このように従来の漏電検出装置では、漏電検出は、電力供給システム１０の直流高電圧回路Ａでのみ可能であり、交流高電圧回路Ｂでは漏電検出を正しく判定することができなかった。
しかし、漏電検出が電力供給システム１０のうち直流高電圧回路Ａに限定されて、交流高電圧回路Ｂが除外されると、漏電箇所をメンテナンスする上で問題であった。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、車載用電力供給システムの直流高電圧回路Ａ、交流高電圧回路Ｂの両方で漏電検出を正しく行えるようにすることを解決課題としている。
以上のような目的を達成するために、
第１発明は、
電力供給システムの漏電を漏電検出部により検出する電力供給システムの漏電検出装置において、
前記電力供給システムは、
直流用の蓄電池と、
複数のスイッチング素子をオン・オフして前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を交流モータに出力する電力変換回路と、
前記蓄電池と前記電力変換回路を接続する正極電線および負極電線と、
前記正極電線又は前記負極電線上に設けられたコンタクタと
を備え、
前記漏電検出部は、
電力変換回路のスイッチング素子に対して、漏電検出のためのスイッチング信号を出力するスイッチング素子制御部と、
前記電力供給システムの正極電線または負極電線の電圧印加点に、交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
交流電圧と電圧印加点との間の電圧測定点の電圧を測定する電圧測定手段と、
コンタクタをオフさせた状態で、電力変換回路の正極側あるいは負極側全てのスイッチング素子をオンにし、そのときの電圧測定点の電圧値に応じて、前記電力供給システムの漏電の有無を検出する漏電検出手段と
を備えたこと
を特徴とする。
第２発明は、第１発明において、
車両の稼働を開始させるための操作がなされると、コンタクタをオフさせた状態で、電力変換回路のスイッチング素子をオンにして、
電力供給システムの漏電の有無を検出し、
電力供給システムの漏電の有無を検出した後に、コンタクタをオンにして、電力変換回路のスイッチング素子の制御を通常制御に移行させること
を特徴とする。
第３発明は、第１発明において、
車両の稼働を終了させるための操作がなされると、コンタクタをオフさせた状態で、電力変換回路のスイッチング素子をオンにして、
電力供給システムの漏電の有無を検出し、
電力供給システムの漏電の有無を検出した後に、車両の稼動を終了させること
を特徴とする。
第４発明は、第２発明において、
前記漏電検出手段で漏電が検出されなかった場合のみに、電力変換回路のスイッチング素子の制御を通常制御に移行させること
を特徴とする。
第５発明は、第１発明において、
前記漏電検出手段で漏電が検出された場合には、
電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフして、そのときの電圧測定点の電圧値に応じて、前記電力供給システムの漏電の有無を検出し、
この結果、漏電を検出した場合には、漏電箇所が、電力変換回路の前段にあると判定し、
漏電を検出しない場合には、漏電箇所が前記電力変換回路又はその後段にあると判定すること
を特徴とする。
第６発明は、
電力供給システムの漏電を漏電検出部により検出する電力供給システムの漏電検出装置において、
前記電力供給システムは、
直流用の蓄電池と、
複数のスイッチング素子をオン・オフして前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を交流モータに出力する電力変換回路と、
前記蓄電池と前記電力変換回路を接続する正極電線および負極電線と、
前記正極電線又は前記負極電線上に設けられたコンタクタと
を備え、
前記漏電検出部は、
電力変換回路のスイッチング素子に対して、漏電検出のためのスイッチング信号を出力するスイッチング素子制御部と、
前記電力供給システムの正極電線または負極電線の電圧印加点に、交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
交流電圧と電圧印加点との間の電圧測定点の電圧を測定する電圧測定手段と、 車両の稼働中に漏電検出の指示がなされると、交流モータが停止され、コンタクタをオンさせた状態で、電力変換回路の正極側の全てのスイッチング素子をオンにするかあるいは、負極側の全てのスイッチング素子をオンにして、そのときの電圧測定点の電圧値に応じて、前記電力供給システムの漏電の有無を検出する漏電検出手段と
を備えたこと
を特徴とする。
第７発明は、第６発明において、
前記漏電検出手段で漏電が検出された場合には、
コンタクタをオフさせた状態で、電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフして、そのときの電圧測定点の電圧値に応じて、前記電力供給システムの漏電の有無を検出し、
この結果、漏電を検出した場合には、漏電箇所が、電力変換回路の前段にあると判定し、
漏電を検出しない場合には、漏電箇所が前記電力変換回路又はその後段にあると判定すること
を特徴とする。
第８発明は、直流高電圧回路と交流高電圧回路で構成される電力供給システムの漏電を検出する電力供給システムの漏電検出方法において、
前記直流高電圧回路の正極電線又は負極電線に設けられたコンタクタをオフする工程と、交流電圧発生器により交流電圧信号を発生する工程と、前記交流高電圧回路に設けられた電力変換回路の正極側あるいは負極側の全てのスイッチング素子をオンにし、前記電力供給システムの全回路を電気的に導通させる工程と、前記正極電線又は負極電線の電圧印加点に、前記交流電圧発生器で発生させた交流電圧信号を印加する工程と、前記交流電圧器と前記電圧印加点の間の電圧測定点の電圧を測定する工程と、前記電圧測定点で測定した電圧値に応じて、前記電力供給システムの漏電の有無を検出する工程とを含むことを特徴とする。
第９発明は、第８発明において、前記漏電検出を、車両の稼働を開始する操作をするときに行い、電力供給システムの漏電の有無を検出した後に、前記コンタクタをオンにして、前記電力変換回路のスイッチング素子の制御を通常制御に移行する工程をさらに含むことを特徴とする。
第１０発明は、第８発明において、前記漏電検出を、車両の稼動を終了する操作をするときに行い、電力供給システムの漏電の有無を検出した後に、車両の稼動を終了する工程をさらに含むことを特徴とする。
第１発明によれば、コンタクタ１７をオフさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２のＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンにして（Ｓ３５）、交流信号Ｖsが、印加点Ｐに印加される（ステップＳ３６）。
電圧測定点Ｑの測定電圧としきい値とが対比されて漏電の有無が検出される（ステップＳ３７）。
ＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートは、全てオンされているため、交流高電圧回路ＢのＩＧＢＴ回路７０〜７５の両方向に交流信号Ｖsが流れ、交流信号Ｖsの全波が交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播する。すなわち従来のように、交流信号Ｖsのうちの半波、つまり一方向の信号が、各ダイオード７７を通過して交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播するが、残りの半波、つまり逆方向の信号が、各ダイオード７７で阻害されて各ＩＧＢＴ回路７０〜７５でカットされるようなことがない。
直流高電圧回路Ａで漏電（漏電抵抗ｒ）が発生していない場合には、電圧測定点Ｑで測定される電圧実効値は、交流信号Ｖｓの電圧実効値と略同じであり、測定電圧は、設定された閾値以上と判定される。これにより、漏電は無しと判定される。
一方、直流高電圧回路Ａで漏電が有る場合、たとえば負極電線１４に漏電（漏電抵抗ｒ）がある場合には、交流信号Ｖsの電圧実効値は、抵抗Ｒと漏電抵抗ｒとによって分圧される。このため電圧測定点Ｑで測定される電圧実効値は、交流信号Ｖｓの電圧実効値よりも小さくなり、測定電圧は、設定された閾値よりも低いと判定される。これにより漏電有りと判定される。
交流高電圧回路Ｂで漏電（漏電抵抗ｒ）が発生していない場合には、交流高電圧回路ＢのＩＧＢＴ回路７０〜７５の両方向に交流信号Ｖsが流れ、交流信号Ｖsの全波が交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播しているため、電圧測定点Ｑで測定される電圧実効値は、交流信号Ｖｓの電圧実効値と略同じであり、測定電圧は、設定された閾値以上と判定される。これにより、漏電は無しと判定される。
一方、交流高電圧回路Ｂで漏電が有る場合、たとえば交流電線１６ａ〜１６ｃで漏電（漏電抵抗ｒ）がある場合には、交流信号Ｖsの電圧実効値は、抵抗Ｒと漏電抵抗ｒとによって分圧される。このため電圧測定点Ｑで測定される電圧実効値は、交流信号Ｖｓの電圧実効値よりも小さくなり、測定電圧は、設定された閾値よりも低いと判定される。これにより漏電有りと判定される。
このように第１発明によれば、直流高電圧回路Ａのみならず交流高電圧回路Ｂの漏電の有無を正しく検出することができる。
第２発明では、車両の稼働を開始させるための操作（始動キーがオン）がなされると（Ｓ３０）、コンタクタ１７をオフさせた状態で、インバータ回路１２のＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６がオンにされて（Ｓ３５）、電力供給システム１０の漏電の有無が検出される（Ｓ３７）。そして、電力供給システム１０の漏電の有無が検出された後に、コンタクタ１７をオンにして（Ｓ４４）、インバータ回路１２のＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６の制御が通常制御に移行される。
第２発明によれば、車両の始動時に漏電検出を行うようにしている。このため車両の稼動の効率や車両によって行われる作業の効率を損なうことなく、漏電検出を行うことができる。
第４発明によれば、漏電が検出されなかった場合のみに（Ｓ３７の判断Ｎ）、インバータ回路１２のＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６の制御が通常制御に移行される（Ｓ４３、Ｓ４４、通常制御）。
第４発明によれば、始動時に漏電が検出されなかった場合のみに、通常制御に移行させて、車両を本格稼動させるようにしているため、漏電が発生したままの状態で車両が稼動されるようなことが無くなり、安全が確保される。
第５発明によれば、漏電が検出された場合は（ステップＳ３７の判断Ｙ）、漏電箇所を判定する処理が行われる。
すなわち、インバータ回路１２のＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートを全てオフにして（ステップＳ３８）、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａを、電気的に遮断する。
つぎに、再度、交流電圧Ｖsが印加点Ｐに印加され、測定点Ｑの電圧レベルが測定され、漏電検出部５３によって、測定電圧としきい値とが対比されて漏電の有無が検出される（ステップＳ３９）。
この結果、漏電が検出されなかった場合には、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に導通された状態で、「漏電検出有り」で、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に遮断された状態で、「漏電検出無し」であるから、
ステップＳ３７で検出された漏電の箇所は、交流高電圧回路Ｂ側であったと判定する（ステップＳ３９の判断Ｎ、ステップＳ４０）。
一方、漏電が検出された場合には、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に導通された状態で、「漏電検出有り」で、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に遮断された状態で、「漏電検出有り」であるから、ステップＳ３７で検出した漏電の箇所は、直流高電圧回路Ａ側であったと判断する（ステップＳ３９の判断Ｙ、ステップＳ４１）。
第５発明によれば、直流高電圧回路Ａ、交流高電圧回路Ｂのいずれかで漏電が発生したかを特定することができる。このため漏電箇所を迅速にメンテナンスすることができ、作業効率が高められる。
第３発明によれば、車両の稼働を終了させるための操作（始動キーがオフ）がなされると（Ｓ５０）、第１発明と同様に、コンタクタ１７をオフさせた状態で、インバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６がオンにされて（Ｓ５１、Ｓ５４）、電力供給システム１０の漏電の有無が検出される（Ｓ５７）。そして、電力供給システム１０の漏電の有無が検出された後に、車両の稼動が終了される（Ｓ６２）。
第３発明によれば、車両の稼動終了時に漏電検出を行うようにしている。このため車両の稼動の効率や車両によって行われる作業の効率を損なうことなく、漏電検出を行うことができる。また、車両が休止している間に、メンテナンスを行うことができ、次回に車両が稼動を開始するときまでに復旧作業を完了させることができる。したがって、漏電箇所のメンテナンスによって、作業スケジュールに遅延をきたすことがない。
上述した第５発明は、コンタクタ１７をオフさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンにして、漏電の有無を検出し、その結果、漏電が検出された場合には、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオフにして、漏電の有無を検出し、その結果、漏電を検出した場合には、漏電箇所が、インバータ回路１２の前段、つまり直流高電圧回路Ａ側にあると判定し、漏電を検出しない場合には、漏電箇所がインバータ回路１２又はその後段、つまり交流高電圧回路Ｂ側にあると判定するという発明である。
第６発明では、車両の稼働中に漏電検出の指示がなされると、交流モータ１５が停止され（Ｓ７０）、コンタクタ１７をオンさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の正極側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンあるいは、負極側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンにして（Ｓ７１）、漏電の有無を検出している（Ｓ７４）。 このようにコンタクタ１７をオンさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の正極側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンあるいは、負極側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンにすることで、第１発明と同様に、交流高電圧回路ＢのＩＧＢＴ回路７０〜７５の両方向に交流信号Ｖsが流れる状態になり、直流高電圧回路Ａのみならず交流高電圧回路Ｂの漏電の有無を正しく検出することができるようになる。
第７発明では、車両の稼働中に漏電検出の指示がなされると、交流モータ１５が停止され（Ｓ７０、コンタクタ１７をオンさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の正極側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンあるいは、負極側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンにすることで（Ｓ７１）、漏電の有無を検出し（Ｓ７４）、その結果、漏電が検出された場合には（Ｓ７４の判断Ｙ）、コンタクタ１７をオフさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオフにして（Ｓ７５、Ｓ７６）、漏電の有無を検出し（Ｓ７６）、その結果、漏電を検出した場合には、漏電箇所が、インバータ回路１２の前段、つまり直流高電圧回路Ａ側にあると判定し、漏電を検出しない場合には、漏電箇所がインバータ回路１２又はその後段、つまり交流高電圧回路Ｂ側にあると判定する（Ｓ７７、Ｓ７８）。
第７発明によれば、第５発明と同様に、直流高電圧回路Ａ、交流高電圧回路Ｂのいずれかで漏電が発生したかを特定することができ、漏電箇所を迅速にメンテナンスすることができ、作業効率が高められるという効果が得られる。
第８発明は、大きく６つの工程（ステップ）を含むことを特徴とする漏電検出方法である。上記６つの工程について、実施例１の図１の構成および図３の処理手順を用いて説明する。
（１）コンタクタをオフする工程
実施例１では、車両の稼動を終了する操作時にコンタクタ１７をオフする。したがって、始動キーをオン（ステップＳ３０）しても、コンタクト１７はオフの状態になっている。
（２）交流電圧信号を発生する工程
次に、始動キーをオン（ステップＳ３０）すると、電子制御ユニット５０が起動され（ステップＳ３１）、電子制御ユニット５０内の発振部５１は一定周波数の交流信号Ｖｓを発振する（ステップＳ３２）。
（３）電力供給システムの全回路を電気的に導通する工程
ここで、直流電圧測定器１９の測定電圧Ｖｄがしきい値１０Ｖ未満であれば（ステップＳ３３の判断）、インバータ回路１２のＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートをすべてオンする（ステップＳ３５）。これにより、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａは電気的に導通される。
（４）交流電圧信号を印加する工程
次に、発振部５１で発振された交流信号Ｖｓを、抵抗ＲとコンデンサＣを介して、正極電線１３上の印加点Ｐに印加する（Ｓ３６）。なお、印加点Ｐは負極電線１４上であってもよい。印加された交流信号Ｖｓは、電気的に導通された交流高電圧回路Ｂ側にも伝播する。
（５）電圧測定点の電圧を測定する工程
電子制御ユニット５０の電圧測定部５２は、測定点Ｑの電圧レベルを測定する。電圧レベルの測定は、交流信号Ｖｓの印加（ステップＳ３６）後に引き続き行われる。
（６）漏電の有無を検出する工程
最後に、電子制御ユニット５０内の漏電検出部５３は、電圧測定部５２の測定結果としきい値とを対比して漏電の有無を検出する（ステップＳ３７）。
上記漏電検出方法の場合、ＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートは、全てオンされているため、交流高電圧回路ＢのＩＧＢＴ回路７０〜７５の両方向に交流信号Ｖsが流れ、交流信号Ｖsの全波が交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播する。すなわち従来のように、交流信号Ｖsのうちの半波、つまり一方向の信号が、各ダイオード７７を通過して交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播するが、残りの半波、つまり逆方向の信号が、各ダイオード７７で阻害されて各ＩＧＢＴ回路７０〜７５でカットされるようなことがない。
このように第８発明によれば、直流高電圧回路Ａのみならず交流高電圧回路Ｂの漏電の有無を正しくしかも容易に検出することができる。
第９発明では、第８発明における電力供給システムの漏電の有無の検出を、車両の稼動を開始する操作をするときに行う。
図１および図３において、漏電が検出されなかった場合は（ステップＳ３７の判断）、通常時制御に移行させる前処理として、蓄電池１１によってコンデンサ１８を充電する電圧合わせ処理が行われ（ステップＳ４３）、次に、コンタクタ制御部５５は、コンタクタ１７をオンする（ステップＳ４４）。これにより、電力変換回路のスイッチング素子の制御を通常制御に移行する（通常制御）。
そのため、車両の稼動の効率や車両によって行われる作業の効率を損なうことなく、漏電検出を行うことができる。
第１０発明では、第８発明における電力供給システムの漏電の有無の検出を、車両の稼動を終了する操作をするときに行う。
図１の構成および図４の処理手順において、まず、作業者が始動キーをオフして車両の稼動を終了させると、電子制御ユニット５０内のコンタクタ制御部５５は、コンタクタ１７をオフする（ステップＳ５０、ステップＳ５１）。次にコンデンサ１８の直流電圧抜きの処理が行われ（ステップＳ５２、ステップＳ５３）、直流電圧測定器１９の測定電圧Ｖｄがしきい値１０Ｖ未満であれば、電子制御ユニット５０のスイッチング素子制御部５４は、インバータ回路１２のＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートをすべてオンする（ステップＳ５３の判断Ｙ、ステップＳ５４）。これにより、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａは電気的に導通される。
以下、第８発明で説明したステップＳ３７〜Ｓ４１と同様に、漏電の有無を検出する処理と、漏電箇所を特定する処理が行われる（ステップＳ５７〜Ｓ６１）。
次に、コンタクタ制御部５５はリレー８１をオフし、電子制御ユニット５０から電源６０を電気的に遮断して、電子制御ユニット５０の稼動を終了させる（ステップＳ６２）。
このように、第１０発明では、電力供給システムの漏電の有無を検出した後に、車両の稼動を終了するようにしているので、車両の稼動の効率や車両によって行われる作業の効率を損なうことなく、漏電検出を行うことができる。また、車両が休止している間に、メンテナンスを行うことができ、次回に車両が稼動を開始するときまでに復旧作業を完了させることができる。したがって、漏電箇所のメンテナンスによって、作業スケジュールに遅延をきたすことがない。
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
図１は、実施例１の構成を示す図である。図１において、車載用電力供給システムの漏電検出装置は、電力供給システム１０と漏電検出部３０とからなる。
図１に示す電力供給システム１０は、負極電線１４にコンタクタ１７ｂが設けられていない点を除き、図６を用いて説明した電力供給システム１０と基本的には同じである。本実施例において負極電線１４にコンタクタを設けてもよいが、本実施例の漏電検出処理の際には、正極電線、負極電線に設けられたコンタクタの何れかがオンして、他方がオフしている必要がある。
電力供給システム１０は、直流高電圧回路Ａと交流高電圧回路Ｂとからなる。 直流高電圧回路Ａは、直流用の蓄電池１１と、蓄電池１１の正負極それぞれに接続される正極電線１３および負極電線１４と、正極電線１３上に設けられたコンタクタ１７と、コンタクタ１７の後段にあって正極電線１３および負極電線１４に接続され、コンタクタ１７をオンしたときに突入電流が流れるのを防ぐための突入電流防止用のコンデンサ１８と、コンデンサ１８に並列に接続される直流電圧測定部１９と、同じくコンデンサ１８に並列に接続され、コンデンサ１８の直流電圧抜きを行う電圧抜き回路２５とからなる。電圧抜き回路２５は、例えば抵抗およびリレーからなる。
交流高電圧回路Ｂは、正極電線１３および負極電線１４に接続され、複数のスイッチング素子のオン・オフ切り換えによって直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１２と、交流モータ１５と、インバータ回路１２と交流モータ１５を接続する複数の交流電線１６とからなる。
交流モータ１５を駆動するときには、コンタクタ１７は、オンされる。漏電検出を行うときには、インバータ回路１２に短絡電流が流れないようにコンタクタ１７がオフされる。
図７に示すように、インバータ回路１２には、６つのＩＧＢＴ素子７６および６つのダイオード７７で構成された６つのＩＧＢＴ回路７０〜７５が設けられている。交流モータ１５が三相である場合には、ＩＧＢＴ回路７０、７３と、ＩＧＢＴ回路７１、７４と、ＩＧＢＴ回路７２、７５の三組が並列に配置される。
ＩＧＢＴ回路７０、７３の中間点Ｍ１、ＩＧＢＴ回路７１、７４の中間点Ｍ２、ＩＧＢＴ回路７２、７５の中間点Ｍ３はそれぞれ、交流モータ１５の３つのコイルに接続されている。
なお、インバータ回路１２に代えて、ＳＲＭドライバ回路や昇圧チョッパ回路や降圧チョッパ回路を使用することも可能である。
漏電検出部３０は、蓄電池１１の正極側の正極電線１３上の電圧印加点Ｐに接続されるコンデンサＣと、コンデンサＣに接続される抵抗Ｒと、電子制御ユニット５０と、電子制御ユニットの電源６０と、車両の始動キーの操作に応じてオン・オフされ、電子制御ユニット５０と電源６０を電気的に接続・遮断するスイッチ８０と、電子制御ユニット５０によってオン・オフ制御され、電子制御ユニット５０と電源６０を電気的に接続・遮断するリレー８１とからなる。
図２は、電子制御ユニット５０の構成を機能ブロック化して示す図である。
電子制御ユニット５０は、正弦波や矩形波等の所定周波数の交流信号Ｖsを発振して、抵抗Ｒに交流信号Ｖsを通電させる発振部５１と、抵抗ＲとコンデンサＣとの間の電圧測定点Ｑにおいて電圧レベル（交流電圧の実効値）を測定する電圧測定部５２と、電圧測定部５２で測定された電圧と予め設定された閾値とを比較して漏電の有無を検出する漏電検出部５３と、ＩＧＢＴインバータ回路１２に設けられた各ＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６のオン・オフを制御するスイッチング素子制御部５４と、コンタクタ１７およびリレー８１のオン・オフを制御するコンタクタ制御部５５とからなる。電子制御ユニット５０の各部５１〜５５の機能は、電子回路またはプログラミングによって実現される。
つぎに、実施例１の漏電検出の処理手順を図３を用いて説明する。
始動キーを操作する前は、コンタクタ１７がオフ状態になっている。
まず、作業者が車両を稼動させるために始動キーをオンすると、これに応じてスイッチ８０がオンする。始動キーをオンしても、コンタクタ１７は、オフ状態を維持する（ステップＳ３０）。スイッチ８０がオンされることにより、電源６０の電圧が電子制御ユニット５０に印加され、電子制御ユニット５０が起動される（ステップＳ３１）。
つぎに、電子制御ユニット５０のコンタクタ制御部５５は、リレー８１をオンする。また、発振部５１は、一定周波数の交流信号Ｖsを発振する（ステップＳ３２）。
直流電圧測定部１９では、コンデンサ１８の電圧Ｖdが測定される（ステップＳ３３）。なお、この直流電圧測定部１９の制御も電圧制御ユニット５０によって行われるものとする。直流電圧測定部１９の測定電圧Ｖdがしきい値１０Ｖ以上であれば、電圧抜き回路２５を作動させて、コンデンサ１８の直流電圧抜きが行われる。なお、この電圧抜き回路２５の制御も電圧制御ユニット５０によって行われるものとする（ステップＳ３３の判断Ｎ、ステップＳ３４）。直流電圧抜きとは、電圧抜き回路２５のリレーをオンしコンデンサ１８の蓄積エネルギーを、電圧抜き回路２５の抵抗で消費させて、コンデンサ１８の電圧を所定レベル（１０Ｖ）未満にする処理をいう。直流電圧測定器１９の測定電圧Ｖdがしきい値１０Ｖ未満になるまで、直流電圧抜きの処理が行われる。
直流電圧測定器１９の測定電圧Ｖdがしきい値１０Ｖ未満であれば、電子制御ユニット５０のスイッチング素子制御部５４は、インバータ回路１２のＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートを全てオンする（ステップＳ３３の判断Ｙ、ステップＳ３５）。すなわち、コンタクタ１７をオフさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンする。これにより、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａは電気的に導通される。
発振部５１で発振された交流信号Ｖsは、抵抗ＲとコンデンサＣを介して、印加点Ｐに印加される（ステップＳ３６）。電圧測定部５２は、測定点Ｑの電圧レベルを測定する。漏電検出部５３は、電圧測定部５２の測定結果としきい値とを対比して漏電の有無を検出する（ステップＳ３７）。
ＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートは、全てオンされているため、交流高電圧回路ＢのＩＧＢＴ回路７０〜７５の両方向に交流信号Ｖsが流れ、交流信号Ｖsの全波が交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播する。すなわち従来のように、交流信号Ｖsのうちの半波、つまり一方向の信号が、各ダイオード７７を通過して交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播するが、残りの半波、つまり逆方向の信号が、各ダイオード７７で阻害されて各ＩＧＢＴ回路７０〜７５でカットされるようなことがない。
直流高電圧回路Ａで漏電（漏電抵抗ｒ）が発生していない場合には、電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値と略同じであり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値以上と判定される。これにより、漏電は無しと判定される。
一方、直流高電圧回路Ａで漏電が有る場合、たとえば負極電線１４に漏電（漏電抵抗ｒ）がある場合には、交流信号Ｖsの電圧実効値は、抵抗Ｒと漏電抵抗ｒとによって分圧される。このため電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値よりも小さくなり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値よりも低いと判定される。これにより漏電有りと判定される。
交流高電圧回路Ｂで漏電（漏電抵抗ｒ）が発生していない場合には、交流高電圧回路ＢのＩＧＢＴ回路７０〜７５の両方向に交流信号Ｖsが流れ、交流信号Ｖsの全波が交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播しているため、電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値と略同じであり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値以上と判定される。これにより、漏電は無しと判定される。
一方、交流高電圧回路Ｂで漏電が有る場合、たとえば交流電線１６ａ〜１６ｃで漏電（漏電抵抗ｒ）がある場合には、交流信号Ｖsの電圧実効値は、抵抗Ｒと漏電抵抗ｒとによって分圧される。このため電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値よりも小さくなり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値よりも低いと判定される。これにより漏電有りと判定される。
このように直流高電圧回路Ａの漏電の有無のみならず、交流高電圧回路Ｂの漏電の有無についても正しく検出することができる。
漏電が検出されなかった場合は（ステップＳ３７の判断Ｎ）、通常時制御に移行させる前処理を行う。まず、インバータ回路１２に大電流を通電させないために、蓄電池１１によってコンデンサ１８を充電する電圧合わせ処理が行われ（ステップＳ４３）、コンタクタ制御部５５は、コンタクタ１７をオンする（ステップＳ４４）。これにより、たとえば操作レバーの操作に応じたスイッチング信号が、ＩＧＢＴインバータ回路１２の各ＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６に加えられ、交流モータ１５が操作レバーの操作に応じて、駆動される（通常制御）。
一方、漏電が検出された場合は（ステップＳ３７の判断Ｙ）、以下の漏電箇所を判定する処理を行う。
スイッチング素子制御部５４は、インバータ回路１２のＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートを全てオフする（ステップＳ３８）。これにより、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａは、電気的に遮断される。
つぎに、再度、発振部５１によって、交流電圧Ｖsが印加点Ｐに印加され、電圧測定部５２によって測定点Ｑの電圧レベルが測定され、漏電検出部５３によって、電圧測定部５２の測定電圧としきい値とが対比されて漏電の有無が検出される（ステップＳ３９）。
この結果、漏電が検出されなかった場合には、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に導通された状態で、「漏電検出有り」で、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に遮断された状態で、「漏電検出無し」であるから、
ステップＳ３７で検出された漏電の箇所は、交流高電圧回路Ｂ側であったと判定する（ステップ３９の判断Ｎ、ステップＳ４０）。
。一方、漏電が検出された場合には、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に導通された状態で、「漏電検出有り」で、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に遮断された状態で、「漏電検出有り」であるから、ステップＳ３７で検出した漏電の箇所は、直流高電圧回路Ａ側であったと判断する（ステップＳ３９の判断Ｙ、ステップＳ４１）。
なお、図示しない表示装置に、漏電の有無および漏電箇所を表示してもよい。これにより作業者は、迅速に漏電箇所のメンテナンスを行うことができる。
本実施例によれば、直流高電圧回路Ａのみならず交流高電圧回路Ｂの漏電の有無を検出することができる。さらに本実施例１によれば、直流高電圧回路Ａ、交流高電圧回路Ｂのいずれかで漏電が発生したかを特定することができる。このため漏電箇所を迅速にメンテナンスすることができ、作業効率が高められる。
また、本実施例によれば、車両の始動時に漏電検出を行うようにしている。このため車両の稼動の効率や車両によって行われる作業の効率を損なうことなく、漏電検出を行うことができる。
さらに、本実施例によれば、始動時に漏電が検出されなかった場合のみに、通常制御に移行させて、車両を本格稼動させるようにしているため、漏電が発生したままの状態で車両が稼動されるようなことが無くなり、安全が確保される。
なお、実施例では、コンタクタ１７を、正極電線１３に設けているが、負極電線１４に設けてもよい。
また、実施例では、正極電線１３に、交流電圧Ｖsを印加する電圧印加点Ｐを設けているが、負極電線１４に、電圧印加点Ｐを設けてもよい。
実施例２では、車両を稼働を終了させる操作に応じて、漏電の有無を検出するようにしている。
図４は、実施例２の漏電検出処理の手順を示すフローチャートである。なお、始動キーをオフする前は、コンタクタ１７がオンとなっている。
まず、作業者が始動キーをオフして車両の稼働を終了させると、スイッチ８０がオフすると共に、電子制御ユニット５０のコンタクタ制御部５５は、コンタクタ１７をオフする（ステップＳ５０、ステップＳ５１）。つぎに、直流電圧測定器１９の測定電圧Ｖdがしきい値１０Ｖ未満になるまで、コンデンサ１８の直流電圧抜きの処理が行われる（ステップＳ５２、ステップＳ５３）。
直流電圧測定器１９の測定電圧Ｖdがしきい値１０Ｖ未満であれば、電子制御ユニット５０のスイッチング素子制御部５４は、インバータ回路１２のＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートを全てオンする（ステップＳ５３の判断Ｙ、ステップＳ５４）。すなわち、コンタクタ１７をオフさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンする。これにより、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａは電気的に導通される。
発振部５１は、所定周波数の交流信号Ｖsを発振する（ステップＳ５５）。この交流信号Ｖsは、抵抗ＲとコンデンサＣを介して、電力供給システム１０の正極電線１３の印加点Ｐに印加される（ステップＳ５６）。
以下、図３のＳ３７、Ｓ３８、Ｓ３９、Ｓ４０、Ｓ４１と同様に、漏電の有無を検出する処理と、漏電箇所を特定する処理が行われる（Ｓ５７、Ｓ５８、Ｓ５９、Ｓ６０、Ｓ６１）。
すなわち、電圧測定部５２は、測定点Ｑの電圧レベルを測定する。漏電検出部５３は、電圧測定部５２の測定結果としきい値とを対比して漏電の有無を検出する（ステップＳ５７）。
ＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートは、全てオンされているため、交流高電圧回路ＢのＩＧＢＴ回路７０〜７５の両方向に交流信号Ｖsが流れ、交流信号Ｖsの全波が交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播する。すなわち従来のように、交流信号Ｖsのうちの半波、つまり一方向の信号が、各ダイオード７７を通過して交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播するが、残りの半波、つまり逆方向の信号が、各ダイオード７７で阻害されて各ＩＧＢＴ回路７０〜７５でカットされるようなことがない。
直流高電圧回路Ａで漏電（漏電抵抗ｒ）が発生していない場合には、電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値と略同じであり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値以上と判定される。これにより、漏電は無しと判定される。
一方、直流高電圧回路Ａで漏電が有る場合、たとえば負極電線１４に漏電（漏電抵抗ｒ）がある場合には、交流信号Ｖsの電圧実効値は、抵抗Ｒと漏電抵抗ｒとによって分圧される。このため電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値よりも小さくなり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値よりも低いと判定される。これにより漏電有りと判定される。
交流高電圧回路Ｂで漏電（漏電抵抗ｒ）が発生していない場合には、交流高電圧回路ＢのＩＧＢＴ回路７０〜７５の両方向に交流信号Ｖsが流れ、交流信号Ｖsの全波が交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播しているため、電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値と略同じであり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値以上と判定される。これにより、漏電は無しと判定される。
一方、交流高電圧回路Ｂで漏電が有る場合、たとえば交流電線１６ａ〜１６ｃで漏電（漏電抵抗ｒ）がある場合には、交流信号Ｖsの電圧実効値は、抵抗Ｒと漏電抵抗ｒとによって分圧される。このため電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値よりも小さくなり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値よりも低いと判定される。これにより漏電有りと判定される。
このように直流高電圧回路Ａの漏電の有無のみならず、交流高電圧回路Ｂの漏電の有無についても正しく検出することができる。
漏電が検出された場合は（ステップＳ５７の判断Ｙ）、以下の漏電箇所を判定する処理を行う。
スイッチング素子制御部５４は、インバータ回路１２のＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートを全てオフする（ステップＳ５８）。これにより、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａは、電気的に遮断される。
つぎに、再度、発振部５１によって、交流電圧Ｖsが印加点Ｐに印加され、電圧測定部５２によって測定点Ｑの電圧レベルが測定され、漏電検出部５３によって、電圧測定部５２の測定電圧としきい値とが対比されて漏電の有無が検出される（ステップＳ５９）。
この結果、漏電が検出されなかった場合には、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に導通された状態で、「漏電検出有り」で、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に遮断された状態で、「漏電検出無し」であるから、ステップＳ５７で検出された漏電の箇所は、交流高電圧回路Ｂ側であったと判定する（ステップ５９の判断Ｎ、ステップＳ６０）。
一方、漏電が検出された場合には、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に導通された状態で、「漏電検出有り」で、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に遮断された状態で、「漏電検出有り」であるから、ステップＳ５７で検出した漏電の箇所は、直流高電圧回路Ａ側であったと判断する（ステップＳ５９の判断Ｙ、ステップＳ６１）。
Ｓ５７で漏電が検出されなかった場合（ステップＳ５７の判断Ｎ）、あるいはＳ５７で漏電が検出されて漏電箇所が特定されると（ステップＳ６０、Ｓ６１）、コンタクタ制御部５５はリレー８１をオフし、電子制御ユニット５０から電源６０を電気的に遮断して、電子制御ユニット５０の稼働を終了させる（ステップＳ６２）。
なお、図示しない表示装置に、漏電の有無および漏電箇所を表示してもよい。これにより作業者は、迅速に漏電箇所のメンテナンスを行うことができる。
本実施例によれば、直流高電圧回路Ａのみならず交流高電圧回路Ｂの漏電の有無を検出することができる。さらに本実施例によれば、直流高電圧回路Ａ、交流高電圧回路Ｂのいずれかで漏電が発生したかを特定することができる。このため漏電箇所を迅速にメンテナンスすることができ、作業効率が高められる。
また、本実施例によれば、車両の稼動終了時に漏電検出を行い、漏電検出有無の確認後に電子制御ユニット５０の稼働をオフにしている。このため車両の稼動の効率や車両によって行われる作業の効率を損なうことなく、漏電検出を行うことができる。また、車両が休止している間に、メンテナンスを行うことができ、次回に車両が稼動を開始するときまでに復旧作業を完了させることができる。したがって、漏電箇所のメンテナンスによって、作業スケジュールに遅延をきたすことがない。
上述した実施例１、実施例２では、コンタクタ１７をオフさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンにして、漏電の有無を検出し、その結果、漏電が検出された場合には、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオフにして、漏電の有無を検出し、その結果、漏電を検出した場合には、漏電箇所が、インバータ回路１２の前段、つまり直流高電圧回路Ａ側にあると判定し、漏電を検出しない場合には、漏電箇所がインバータ回路１２又はその後段、つまり交流高電圧回路Ｂ側にあると判定している。
しかし、漏電箇所を特定するには、ＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオン、オフする順番を逆にしてもよい。
すなわち、コンタクタ１７をオフさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオフにして、漏電の有無を検出し、その結果、漏電が検出された場合には、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンにして、漏電の有無を検出し、その結果、漏電を検出した場合には、漏電箇所が、インバータ回路１２の前段、つまり直流高電圧回路Ａ側にあると判定し、漏電を検出しない場合には、漏電箇所がインバータ回路１２又はその後段、つまり交流高電圧回路Ｂ側にあると判定する実施も可能である。
なお、実施例では、コンタクタ１７を、正極電線１３に設けているが、負極電線１４に設けてもよい。
また、実施例では、正極電線１３に、交流電圧Ｖsを印加する電圧印加点Ｐを設けているが、負極電線１４に、電圧印加点Ｐを設けてもよい。
実施例１、２では、車両の稼働開始時、稼動終了時に漏電検出を行う場合を想定して説明した。本実施例３では、車両の稼働中に漏電検出を行う場合を想定して説明する。
図５は、本実施例の処理手順を示すフローチャートである。
通常制御時には、たとえば操作レバーの操作に応じたスイッチング信号が、ＩＧＢＴインバータ回路１２の各ＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６に加えられており、交流モータ１５が操作レバーの操作に応じて、駆動されている（通常制御）。
そこで、漏電検出を指示する信号が入力されると、操作レバーの操作状態にかかわらず、交流モータ１５を停止状態にするスイッチング信号が各ＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６に自動的に加えられる。また、作業者の手動操作によって、操作レバーを中立位置にして、交流モータ１５を停止状態にするスイッチング信号を各ＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６に加えてもよい（ステップＳ７０）。
つぎに、コンタクタ１７がオンされた状態で、電子制御ユニット５０のスイッチング素子制御部５４は、インバータ回路１２のＩＧＢＴ回路７０〜７５のうち、正極側の全てのＩＧＢＴ回路７０〜７２（図７中の上側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６）のゲートをオンにし、負極側の全てのＩＧＢＴ回路７３〜７５のゲート（図７中の上側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６）をオフにするかあるいは、負極側の全てのＩＧＢＴ回路７３〜７５のゲートをオンにして、正極側の全てのＩＧＢＴ回路７０〜７２のゲートをオフにする（ステップＳ７１）。
すなわち、コンタクタ１７をオンさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の正極側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンするかあるいは、負極側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンにすることにより、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａは電気的に導通される。
なお、ＩＧＢＴインバータ回路１２の正極側のＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６、負極側のＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６のいずれかに通電がなされるために、コンタクタ１７はオンされる。また、ＩＧＢＴインバータ回路１２の正極側のＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６、負極側のＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６は同時にオンされないために、コンタクタ１７をオンにしても、インバータ回路１２には短絡電流は流れない。
発振部５１は、所定周波数の交流信号Ｖsを発振する（ステップＳ７２）。この交流信号Ｖsは、抵抗ＲとコンデンサＣを介して、電力供給システム１０の正極電線１３の印加点Ｐに印加される（ステップＳ７３）。
以下、図３のＳ３７、Ｓ３８、Ｓ３９、Ｓ４０、Ｓ４１と同様に、漏電の有無を検出する処理と、漏電箇所を特定する処理が行われる（Ｓ７４、Ｓ７５、Ｓ７６、Ｓ７７、Ｓ７８）。
すなわち、電圧測定部５２は、測定点Ｑの電圧レベルを測定する。漏電検出部５３は、電圧測定部５２の測定結果としきい値とを対比して漏電の有無を検出する（ステッＳ７４）。
ＩＧＢＴ回路７０〜７５の正極側、あるいは負極側のゲートがオンされているため、交流高電圧回路ＢのオンされたＩＧＢＴ回路側の両方向に交流信号Ｖsが流れ、交流信号Ｖsの全波が交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播する。すなわち従来のように、交流信号Ｖsのうちの半波、つまり一方向の信号が、各ダイオード７７を通過して交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播するが、残りの半波、つまり逆方向の信号が、各ダイオード７７で阻害されて各ＩＧＢＴ回路７０〜７５でカットされるようなことがない。
直流高電圧回路Ａで漏電（漏電抵抗ｒ）が発生していない場合には、電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値と略同じであり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値以上と判定される。これにより、漏電は無しと判定される。
一方、直流高電圧回路Ａで漏電が有る場合、たとえば負極電線１４に漏電（漏電抵抗ｒ）がある場合には、交流信号Ｖsの電圧実効値は、抵抗Ｒと漏電抵抗ｒとによって分圧される。このため電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値よりも小さくなり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値よりも低いと判定される。これにより漏電有りと判定される。
交流高電圧回路Ｂで漏電（漏電抵抗ｒ）が発生していない場合には、交流高電圧回路ＢのＩＧＢＴ回路７０〜７５の両方向に交流信号Ｖsが流れ、交流信号Ｖsの全波が交流電線１６ａ〜１６ｃに伝播しているため、電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値と略同じであり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値以上と判定される。これにより、漏電は無しと判定される。
一方、交流高電圧回路Ｂで漏電が有る場合、たとえば交流電線１６ａ〜１６ｃで漏電（漏電抵抗ｒ）がある場合には、交流信号Ｖsの電圧実効値は、抵抗Ｒと漏電抵抗ｒとによって分圧される。このため電圧測定部５２で測定される電圧実効値は、発振部５１から出力された交流信号Ｖｓの電圧実効値よりも小さくなり、漏電検出部５３で、測定電圧は、設定された閾値よりも低いと判定される。これにより漏電有りと判定される。
このように直流高電圧回路Ａの漏電の有無のみならず、交流高電圧回路Ｂの漏電の有無についても正しく検出することができる。
漏電が検出された場合は（ステップＳ７４の判断Ｙ）、以下の漏電箇所を判定する処理を行う。
スイッチング素子制御部５４は、インバータ回路１２のＩＧＢＴ回路７０〜７５のゲートを全てオフする（ステップＳ７５）。これにより、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａは、電気的に遮断される。
つぎに、再度、発振部５１によって、交流電圧Ｖsが印加点Ｐに印加され、電圧測定部５２によって測定点Ｑの電圧レベルが測定され、漏電検出部５３によって、電圧測定部５２の測定電圧としきい値とが対比されて漏電の有無が検出される（ステップＳ７６）。
この結果、漏電が検出されなかった場合には、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に導通された状態で、「漏電検出有り」で、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に遮断された状態で、「漏電検出無し」であるから、
ステップＳ７４で検出された漏電の箇所は、交流高電圧回路Ｂ側であったと判定する（ステップ７６の判断Ｎ、ステップＳ７７）。
一方、漏電が検出された場合には、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に導通された状態で、「漏電検出有り」で、交流高電圧回路Ｂと直流高電圧回路Ａが電気的に遮断された状態で、「漏電検出有り」であるから、ステップＳ７４で検出した漏電の箇所は、直流高電圧回路Ａ側であったと判断する（ステップＳ７６の判断Ｙ、ステップＳ７８）。
Ｓ７４で漏電が検出されなかった場合（ステップＳ５７の判断Ｎ）には、通常制御に移行されて、操作レバーの操作に応じたスイッチング信号が、ＩＧＢＴインバータ回路１２の各ＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６に加えられ、交流モータ１５が操作レバーの操作に応じて、駆動される（Ｓ７９；通常制御）。
なお、図示しない表示装置に、漏電の有無および漏電箇所を表示してもよい。これにより作業者は、迅速に漏電箇所のメンテナンスを行うことができる。
本実施例によれば、直流高電圧回路Ａのみならず交流高電圧回路Ｂの漏電の有無を検出することができる。さらに本実施例によれば、直流高電圧回路Ａ、交流高電圧回路Ｂのいずれかで漏電が発生したかを特定することができる。このため漏電箇所を迅速にメンテナンスすることができ、作業効率が高められる。
また、本実施例によれば、車両の稼動中に漏電検出を行い、漏電が無ければ通常制御に復帰させている。このため漏電が発生したままの状態で通常制御に復帰されるようなことが無くなり、安全が確保される。
上述した実施例３では、コンタクタ１７をオンさせた状態で、ＩＧＢＴインバータ回路１２の正極側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンするかあるは、負極側の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオンにして、漏電の有無を検出し、その結果、漏電が検出された場合には、ＩＧＢＴインバータ回路１２の全てのＩＧＢＴ素子（スイッチング素子）７６をオフにして、漏電の有無を検出し、その結果、漏電を検出した場合には、漏電箇所が、インバータ回路１２の前段、つまり直流高電圧回路Ａ側にあると判定し、漏電を検出しない場合には、漏電箇所がインバータ回路１２又はその後段、つまり交流高電圧回路Ｂ側にあると判定している。
なお、実施例では、コンタクタ１７を、正極電線１３に設けているが、負極電線１４に設けてもよい。また、図７のＩＧＢＴインバータ回路１２に接続される交流モータ１５がデルタ結線あるいはスター（Ｙ）結線の場合は、どれか一つの相の正極側あるいは負極側のＩＧＢＴ素子７６のみオンすればよい。たとえば図８に示すＹ結線の交流モータにおいて、Ｗ相の近傍で漏電（漏電抵抗ｒ）している場合、Ｕ相に対応する正極側あるいは負極側のＩＧＢＴ７６のみオンし、Ｕ相に交流信号を流してＷ相における漏電を検出することができる。
また、実施例では、正極電線１３に、交流電圧Ｖsを印加する電圧印加点Ｐを設けているが、負極電線１４に、電圧印加点Ｐを設けてもよい。
図１は、実施例１に係る車載用電力供給システムの漏電検出装置の構成を示す図である。 図２は、電子制御ユニットの構成を機能ブロック化して示す図である。 図３は、実施例１に係る漏電検出処理手順を示すフローチャートである。 図４は、実施例２に係る漏電検出処理手順を示すフローチャートである。 図５は、実施例３に係る漏電検出処理手順を示すフローチャートである。 図６は、従来用いられている車載用電力供給システムの漏電検出装置を示す図である。 図７は、ＩＧＢＴインバータ回路を示す図である。 図８は、Y結線の交流モータにおける漏電検出を説明するための図である。

Claims (10)

  1. 電力供給システムの漏電を漏電検出部により検出する電力供給システムの漏電検出装置において、
    前記電力供給システムは、
    直流用の蓄電池と、
    複数のスイッチング素子をオン・オフして前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を交流モータに出力する電力変換回路と、
    前記蓄電池と前記電力変換回路を接続する正極電線および負極電線と、
    前記正極電線又は前記負極電線上に設けられたコンタクタと
    を備え、
    前記漏電検出部は、
    電力変換回路のスイッチング素子に対して、漏電検出のためのスイッチング信号を出力するスイッチング素子制御部と、
    前記電力供給システムの正極電線または負極電線の電圧印加点に、交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
    交流電圧と電圧印加点との間の電圧測定点の電圧を測定する電圧測定手段と、
    コンタクタをオフさせた状態で、電力変換回路の正極側あるいは負極側全てのスイッチング素子をオンにし、そのときの電圧測定点の電圧値に応じて、前記電力供給システムの漏電の有無を検出する漏電検出手段と
    を備えたこと
    を特徴とする車載用電力供給システムの漏電検出装置。
  2. 車両の稼働を開始させるための操作がなされると、コンタクタをオフさせた状態で、電力変換回路の全てのスイッチング素子をオンにして、
    電力供給システムの漏電の有無を検出し、
    電力供給システムの漏電の有無を検出した後に、コンタクタをオンにして、電力変換回路のスイッチング素子の制御を通常制御に移行させること
    を特徴とする請求項１記載の車載用電力供給システムの漏電検出装置。
  3. 車両の稼働を終了させるための操作がなされると、コンタクタをオフさせた状態で、電力変換回路の全てのスイッチング素子をオンにして、
    電力供給システムの漏電の有無を検出し、
    電力供給システムの漏電の有無を検出した後に、車両の稼動を終了させること
    を特徴とする請求項１記載の車載用電力供給システムの漏電検出装置。
  4. 前記漏電検出手段で漏電が検出されなかった場合のみに、
    電力変換回路のスイッチング素子の制御を通常制御に移行させること
    特徴とする請求項２記載の車載用電力供給システムの漏電検出装置。
  5. 前記漏電検出手段で漏電が検出された場合には、
    電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフして、そのときの電圧測定点の電圧値に応じて、前記電力供給システムの漏電の有無を検出し、
    この結果、漏電を検出した場合には、漏電箇所が、電力変換回路の前段にあると判定し、
    漏電を検出しない場合には、漏電箇所が前記電力変換回路又はその後段にあると判定すること
    を特徴とする請求項１記載の車載用電力供給システムの漏電検出装置。
  6. 電力供給システムの漏電を漏電検出部により検出する電力供給システムの漏電検出装置において、
    前記電力供給システムは、
    直流用の蓄電池と、
    複数のスイッチング素子をオン・オフして前記蓄電池の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を交流モータに出力する電力変換回路と、
    前記蓄電池と前記電力変換回路を接続する正極電線および負極電線と、
    前記正極電線又は前記負極電線上に設けられたコンタクタと
    を備え、
    前記漏電検出部は、
    電力変換回路のスイッチング素子に対して、漏電検出のためのスイッチング信号を出力するスイッチング素子制御部と、
    前記電力供給システムの正極電線または負極電線の電圧印加点に、交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
    交流電圧と電圧印加点との間の電圧測定点の電圧を測定する電圧測定手段と、
    車両の稼働中に漏電検出の指示がなされると、交流モータが停止され、コンタクタをオンさせた状態で、電力変換回路の正極側の全てのスイッチング素子をオンにするかあるいは、負極側の全てのスイッチング素子をオンにして、そのときの電圧測定点の電圧値に応じて、前記電力供給システムの漏電の有無を検出する漏電検出手段と
    を備えたこと
    を特徴とする車載用電力供給システムの漏電検出装置。
  7. 前記漏電検出手段で漏電が検出された場合には、
    コンタクタをオフさせた状態で、電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフして、そのときの電圧測定点の電圧値に応じて、前記電力供給システムの漏電の有無を検出し、
    この結果、漏電を検出した場合には、漏電箇所が、電力変換回路の前段にあると判定し、
    漏電を検出しない場合には、漏電箇所が前記電力変換回路又はその後段にあると判定すること
    を特徴とする請求項６記載の車載用電力供給システムの漏電検出装置。
  8. 直流高電圧回路と交流高電圧回路で構成される電力供給システムの漏電を検出する電力供給システムの漏電検出方法において、
    前記直流高電圧回路の正極電線又は負極電線に設けられたコンタクタをオフする工程と、交流電圧発生器により交流電圧信号を発生する工程と、前記交流高電圧回路に設けられた電力変換回路の正極側あるいは負極側の全てのスイッチング素子をオンにし、前記電力供給システムの全回路を電気的に導通させる工程と、前記正極電線又は負極電線の電圧印加点に、前記交流電圧発生器で発生させた交流電圧信号を印加する工程と、前記交流電圧器と前記電圧印加点の間の電圧測定点の電圧を測定する工程と、前記電圧測定点で測定した電圧値に応じて、前記電力供給システムの漏電の有無を検出する工程とを含むことを特徴とする車載用電力供給システムの漏電検出方法。
  9. 前記漏電検出を、車両の稼働を開始する操作をするときに行い、電力供給システムの漏電の有無を検出した後に、前記コンタクタをオンにして、前記電力変換回路のスイッチング素子の制御を通常制御に移行する工程をさらに含むことを特徴とする請求項８記載の車載用電力供給システムの漏電検出方法。
  10. 前記漏電検出を、車両の稼動を終了する操作をするときに行い、電力供給システムの漏電の有無を検出した後に、車両の稼動を終了する工程をさらに含むことを特徴とする請求項８記載の車載用電力供給システムの漏電検出方法。
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