WO2007089037A1

WO2007089037A1 - 電源装置およびそれを搭載した電動車両ならびに電源装置の制御方法

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Publication number: WO2007089037A1
Application number: PCT/JP2007/052171
Authority: WO
Inventors: Kenji Uchida
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2007-08-09
Also published as: RU2008135710A; KR20080091392A; CN101379669B; JP4635890B2; BRPI0707354A2; JP2007209158A; KR100976148B1; US7773353B2; US20090002903A1; RU2398687C2; CN101379669A; EP1981143A1

Abstract

　ＥＣＵ（６０）は、絶縁抵抗低下検出器（５０）からの電圧（Ｖ）に基づいて、電源装置（１００）の絶縁抵抗が低下しているか否かを判定する。ＥＣＵ（６０）は、車外負荷（８０）が電源装置（１００）に接続されていないときは、絶縁抵抗の低下を判定するための判定しきい値を通常の第１の値に設定する。一方、ＥＣＵ（６０）は、車外負荷（８０）が電源装置（１００）に電気的に接続されているときは、Ｙコンデンサ（８４）のコンデンサ（Ｃ３，Ｃ４）による容量成分の増加を考慮し、判定しきい値を第１の値よりも低い第２の値に設定する。

Description

明細書電源装置およびそれを搭載した電動車両ならびに電源装置の制御方法技術分野

この発明は、電動車両に搭載される電源装置、それを搭載した電動車両、および電動車両に搭載される電源装置の制御方法に関する。背景技術 ■

特開平 1 0— 2 9 0 5 2 9号公報は、電気自動車（Electric Vehicle) に搭載される電源装置を開示する。この電源装置は、バッテリと、バッテリから給電される走行モータや車載補機などの電気回路系と、バッテリからの直流電圧を商用 ' 交流電圧に変換して商用電源負荷に供給する商用交流電圧発生用インバータ回路と、商用交流電圧発生用インバータ回路と商用電源負荷との間に設けられる遮断スィッチと、バッテリから漏出する地絡電流を検出して電気回路系の漏電を検出する漏電検出回路とを備える。

この電源装置においては、漏電検出回路は、漏電を検出すると、走行モータや車載補機などの電気回路系への給電を遮断することなく、商用交流電圧発生用ィンバータ回路を停止させ、かつ、遮断スィッチを動作させることによって商用電源負荷への給電を遮断する。

ところで、電源装置に商用電源負荷が電気的に接続された場合と接続されていない場合とでは、商用電源負荷の容量成分の影響によりィンピーダンスが変化する。しかしながら、上記の特開平 1 0— 2 9 0 5 2 9号公報では、そのような商用電源負荷の容量成分の影響によるインピーダンスの変化については考慮されていないので、電源装置の絶縁抵抗の低下を正確に検出することはできない。発明の開示

そこで、この発明は、力かる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、絶縁抵抗の低下を正確に検出可能な電源装置を提供することである。また、この発明の別の目的は、絶縁抵抗の低下を正確に'検出可能な電源装置を搭載した電動車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、絶縁抵抗の低下を正確に検出可能な電源装置の制御方法を提供することである。

この発明によれば、電源装置は、電動車両に搭載される。電源装置は、蓄電装置と、電力変換装置と、検出装置とを備える。電力変換装置は、蓄電装置から車両外部の負荷への給電および負荷から蓄電装置の充電の少なくとも一方を実行可能なように構成される。検出装置は、当該電源装置の絶縁抵抗の低下を検出する。そして、検出装置は、負荷が電力変換装置に接続されているとき、絶縁抵抗の低下を検出するための判定しきい値を非接続時よりも低く設定する。

好ましくは、負荷が電力変換装置に接続されているときの判定しきい値は、負荷の容量に基づいて決定される。

好ましくは、検出装置は、負荷が電力変換装置に接続されているとき、絶縁抵抗の低下を確定するための判定時間を非接続時よりも短く設定する。

好ましくは、電源装置は、遮断部をさらに備える。遮断部は、負荷が電力変換装置に接続されているときに絶縁抵抗の低下が検出されると、電動車两のシステムを遮断する。

好ましくは、負荷は、ラインバイパスコンデンサを含む。ラインバイパスコンデンサは、電力変換装置に接続される電力線対とアースとの間に接続される。好ましくは、検出装置は、抵抗素子と、電圧発生装置と、容量素子と、電圧検出装置と、設定部と、判定部とを含む。抵抗素子は、所定の抵抗値を有する。電圧発生装置は、抵抗素子と車両アースとの間に接続され、所定の周波数を有する電圧を発生する。容量素子は、抵抗素子と当該電源装置の電力線との間に接続される。電圧検出装置は、抵抗素子と容量素子との間の電圧を検出する。設定部は、判定しきい値を設定する。判定部は、電圧検出装置によって検出された電圧および設定部によつて設定された判定しきい値に基づいて、絶縁抵抗の低下を判定する。

好ましくは、電力変換装置は、第 1および第 2の交流電動機と、第 1および第 2のインバータと、インバータ制御装置と、接続装置とを含む。第 1および第 2 の交流電動機の各々は、星形結線された多相卷線を固定子卷線として含む。第 1 および第 2のィンバータは、第 1および第 2の交流電動機にそれぞれ対応して設けられ、蓄電装置と電力を授受する。インバータ制御装置は、第 1および第 2のインバータを制御する。接続装置は、蓄電装置から負荷への給電および負荷から蓄電装置の充電のいずれかが行なわれるときに負荷を多相卷線の中性点に接続するために設けられる。

また、この発明によれば、電動車両は、上述したいずれかの電源装置を搭載する。

また、この発明によれば、電源装置の制御方法は、電動車両に搭載される電源装置の制御方法である。電源装置は、蓄電装置と、電力変換装置と、検出装置とを備える。電力変換装置は、蓄電装置から車両外部の負荷への給電および負荷から蓄電装置の充電の少なくとも一方を実行可能なように構成される。検出装置は、 · 当該電源装置の絶縁抵抗の低下を検出する。そして、電源装置の制御方法は、第 1および第 2のステップを含む。第 1のステップでは、負荷が電力変换装置に接続されているか否かを判定する。第 2のステップでは、負荷が電力変換装置に接続されていると判定されると、絶縁抵抗の低下を検出するための判定しきい値を非接続時よりも低く設定する。

好ましくは、電源装置の制御方法は、第 3のステップをさらに含む。第 3のステツプでは、負荷が電力変換装置に接続されていると判定されると、絶縁抵抗の低下を確定するための判定時間を非接続時よりも短く設定する。

好ましくは、電源装置の制御方法は、第 4のステップをさらに含む。第 4のステップでは、負荷が電力変換装置に接続されているときに検出装置により絶縁抵抗の低下が検出されると、電動車両のシステムを遮断する。

この発明においては、車両外部の負荷が電力変換装置に接続されていないときは、通常の判定しきい値に基づいて絶縁抵抗の低下が検出される。一方、負荷が電力変換装置に接続されているときは、負荷の容量成分が付加されることによるインピーダンスの低下を考慮し、判定しきい値を非接続時よりも低く設定して絶緣抵抗の低下を検出する。 .

したがって、この発明によれば、絶縁抵抗の低下を正確に検出することができる。

また、この発明においては、負荷が電力変換装置に接続されているとき、絶縁抵抗の低下を確定するための判定時間が非接続時よりも短く設定される。

したがって、この発明によれば、負荷が電力変換装置に接続されているときに絶縁抵抗低下の異常が発生した場合、その異常を早期に検出することができる。図面の簡単な説明，

図 1は、この発明の実施の形態 1による電源、装置の全体ブロック図である。図 2は、図 1に示すインバータおよびモータジェネレータのゼロ相等価回路を示した図である。

図 3は、図 1に示す絶縁抵抗低下検出器の構成を示した図である。

図 4は、図 3'に示す絶縁抵抗低下検出器による絶縁抵抗の検出原理を説明するための図である。

図 5は.、図 3に示す絶縁抵抗低下検出器からの電圧に基づいて絶縁抵抗の低下を判定するための判定しきレ、値の設定の考え方を説明するための図である。図 6は、図 1に示す E C Uによる絶縁抵抗の異常判定制御に関するフ口一チヤートである。

図 7は、車外負荷が接続されていない車両走行中における検出波高値の時間的変化を示した図である。

図 8は、車外負荷が電気的に接続されている場合における検出波高値の時間的変化を示した図である。

図 9は、この実施の形態 2における E C Uによる絶縁抵抗の異常判定制御に関するフローチャートである。発明を実施するための最良の形態

以下、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 1] - 図 1は、この発明の実施の形態 1による電源装置の全体ブロック図である。図 1を参照して、この電源装置 10 Oは、蓄電装置 Bと、平滑コンデンサ Cと、ィンバータ 10， 20と、モータジェネレータ MG 1， MG2と、電源ライン PL と、接地ライン S Lとを備える。また、電源装置 100は、 ACライン ACL 1, ACL2と、リレー回路 30と、コネクタ 40と、絶縁抵抗低下検出器 50と、電子制御装置（Electronic Control Unit、以下「ECU」とも称する。） 60 とを備える。

この電源装置 10,0は、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle) に搭載される。そして、モータジェネレータ MG 1は、エンジン（図示せず、以下同じ。）の始動を行ない得る電動機として動作し、かつ、エンジンによって駆動される発電機として動作するものとしてハイプリッド自動車に組込まれる。また、モータジェネレータ MG 2は、ハイブリッド自動車の駆動輪（図示せず、以下同じ。）を駆動する電動機としてハイプリッド自動車に組込まれる。

なお、電源装置 100が搭載されるハイプリッド自動車としては、動力分割機構により.エンジンの動力を車軸とモータジェネレータ MG 1とに分割して伝達可能なシリーズ/パラレル型のものであってもよいし、モータジェネレータ MG 1 を駆動するためにのみエンジンを用い、モータジェネレータ MG 1により発電された電力を使うモータジェネレータ M G 2でのみ車軸の駆動力を発生するシリーズ型のものであってもよい。

蓄電装置 Bの正極は、電源ライン P.Lに接続される。蓄電装置 Bの負極は、接地ライン S Lに接続される。平滑コンデンサ Cは、電源ライン PLと接地ライン S Lとの間に接続される。絶縁抵抗低下検出器 50は、接地ライン S Lと車両のボディアース 70との間に接続される。

インバータ 10は、 U相アーム 12、 V相アーム 14および W相アーム 16を含む。 U相アーム 12、 V相アーム 14および W相アーム 16は、電源ライン P Lと接地ライン SLとの間に並列に接続される。 U相アーム 12は、直列に接続されたパワートランジスタ Q 1 1， Q 12力ら成り、 V相アーム 14は、直列に接続されたパワートランジスタ Q 13, Q14力ら成り、 W相アーム 16は、直列に接続されたパワートランジスタ Q 15, Q 16力、ら成る。パワートランジスタ Q 11〜Q16のコレクターエミッタ間には、ェミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイォード D 1 1〜D 16がそれぞれ接続される。

インバータ 20は、 U相ァム 22、 V相アーム 24および W相ァム 26を含む。 U相ア^"ム 22、 V相アーム 24および W相アーム 26は、電源ライン P Lと接地ライン S Lとの間に並列に接続される。 U相アーム 22は、直列に接続されたパヮトランジスタ Q 21， 022カ：>ら成り、 V相アーム 24は、直列に接続されたパワートランジスタ Q 23, Q 24力ら成り、 W相アーム 26は、直列に接続されたパヮ,一トランジスタ Q 25, Q 26から成る。パワートランジスタ Q21〜Q 26のコレクタ一ェミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイォード D 21〜D 26がそれぞれ接続される。

モータジェネレータ MG 1は、 Y結線された 3相コイル 2をステータコイルとして含む。 3相コイル 2を形成する U， V, W相コイルの一端は、互いに接続されて中性点 N 1を形成し、その U， V, W相コイルの他端は、インバータ 10の対応するア^ "ムに接続される。モータジェネレータ MG 2は、 Y結線された 3相コイル 4.をステータコィノレとして含む。 3相コイル 4を形成する U， V, W相コィルの一端は、互いに接続されて中性点 N 2を形成し、その U, V, W相コイルの他端は、インバータ 20の対応するアームに接続される。

リレー回路 30は、リレー RY1， RY2を含む。リレー RY1の一端は、 A Cライン AC L 1を介してモータジエネレータ MG 1の 3相コイル 2の中性点 N 1に接続され、その他端は、コネクタ.40に接続される。リレー RY 2の一端は、 ACライン AC L 2を介してモータジェネレータ MG 2の 3相コイル 4の中性点 N 2に接続され、その他端は、コネクタ 40に接続される。

そして、この電源装置 100と車外負荷 80との間で電力の授受が行なわれるとき、車外負荷 80のコネクタ 82がコネクタ 40に接続される。車外負荷 80 は、たとえば住宅の商用電源負荷であって、電源ライン EL 1， EL 2を介してコネクタ 82と接続される。

電源ライン EL 1， EL 2には、 Yコンデンサ 84が接続されている。 Yコンデンサ 84は、コンデンサ C 3, C4を含む。コンデンサ C 3は、電源ライン E L 1とアース 86との間に接続される。コンデンサ C 4は、電源ライン EL 2とアース 86との間に接続される。この Yコンデンサ 84は、電源ライン EL 1, EL 2上のコモンモードノイズを除去するフィルタとして設けられている。蓄電装置 Bは、直流電源であり、たとえば、エッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置 Bは、直流電圧を発生して電源ライン PLへ出力する。また、蓄電装置 Bは、インバータ 10， 20の少なくとも一方から出力される直流電圧によって充電される。なお、蓄電装置 Bとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。

容量 C 1は、電源ライン PLとボディアース 70との間の容量を示す。容量 C 2は、接地ライン SLとポディアース 70との間の容量を示す。平滑コンデンサ Cは、電源ライン P Lと接地ライン S Lとの間の電圧変動を平滑化する。

インバータ 10は、 ECU60からの信号 PWM1に基づいて、電源ライン P Lから受ける直流電圧を 3相交流電圧に変換し、その変換した 3相交流電圧をモータジェネレータ MG 1へ出力する。また、インバータ 10は、エンジンからの出力を受けてモータジェネレータ MG 1が発電した 3相交流電圧を ECU 60からの信号. PWM1に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ライン PLへ出力する。

ここで、図示されない外部 ECUから ECU60が受ける AC出力指令 ACO UTが活性化されているとき、インバータ 10は、 ECU60からの信号 PWM 1に基づいて、モータジェネレータ MG 1， MG 2の 3相コイル 2， 4の中性点 N 1, N2間に商用交流電圧を発生さ ·¾：るように中性点 N 1の電位を制御する。また、外部 ECUから ECU 60が受ける AC入力指令 AC I Nが活性化されているとき、インバータ 10は、 ECU60からの信号 PWM1に基づいて、車外負荷 80から中性点 N 1に与えられる商用交流電圧を整流して電源ライン P L へ出力する。

インバータ 20は、 ECU 60からの信号 PWM 2に基づいて、電源ライン P Lから受ける直流電圧を 3相交流電圧に変換し、その変換した 3相交流電圧をモータジェネレータ MG 2へ出力する。また、インバータ 20は、車両の回生制動時、モータジェネレータ MG 2が発電した 3相交流電圧を ECU 60からの信号 PWM 2に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ライン P L へ出力する。

ここで、外部 ECUから ECU 60が受ける AC出力指令 AC OUTが活性化されているとき、インバ^ "タ 20は、 ECU 60からの信号 PWM 2に基づいて、モータジェネレータ MG1， MG 2の 3相コイル 2， 4の中性点 Nl， N2間に商用交流電圧を発生させるように中性点 N 2の電位を制御する。

また、外部 ECUから ECU 60が受ける AC入力指令 AC I Nが活性化されているとき、インバータ 20は、 ECU 60からの信号 PWM 2に基づいて、車外負荷 80から中性点 N 2に与えられる商用交流電圧を整流して電源ライン P L へ出力する。

モータジェネレータ MG 1, MG2は、 3相交流電動機であり、たとえば 3相交流同期電動発電機からなる。モータジェネレータ MG 1は、エンジンからの出' 力を用いて 3相交流電圧を発生し、その発生した 3相交流電圧をインバータ 10 へ出力する。また、モータジェネレータ MG 1は、インバータ 10から受ける 3 相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンの始動を行なう。モータジエネレータ MG 2は、インバータ 20から受ける交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータ MG 2は、車両の回生制動時、 3相交流電圧を発生してインバータ 20へ出力する。

リレー回路 30は、 ECU60からの許可信号 ENに応じて、 ACライン AC L l， ACL 2とコネクタ 40との接続/切離しを行なう。具体的には、リレー回路 30は、 ECU60からH (論理ハイ）レベルの許可信号 ENを受けると、リレー RY1, RY2がオンされて ACライン ACL 1， ACL 2をコネクタ 4 0と電気的に接続する。一方、リレー回路 30は、 £〇1160からし（論理口一）レベルの許可信号 ENを受けると、リレー RY1， RY 2がオフされて AC ライン ACL 1, ACL 2をコネクタ 40から電気的に切離す。

コネクタ 40は、車外負荷 80を中性点 N 1 , N 2に接続するための端子である。電源装置 100と車外負荷 80との間で電力の授受が行なわれるとき、車外負荷 80のコネクタ 82がコネクタ 40に接続される。そして、コネクタ 82がコネクタ 40に接続されているとき、コネクタ 40は、 Hレベルの信号 CTを E CU60へ出力する。 '

絶縁抵抗低下検出器 50は、この電源装置 100の絶縁抵抗の低下を検出するための機器である。絶縁抵抗低下検出器 50は、後述のように、所定の周波数を有する方形波から成る電圧を接地ライン S Lに印加し、絶縁抵抗の低下に応じて低下する電圧 Vを生成して ECU 60へ出力する。なお、絶縁抵抗低下検出器 5 0の構成については、後ほど説明する。

ECU60は、電源ライン P Lの電圧ならぴにモータジェネレータ MG 1のモータ電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータ MG 1を駆動するための信号 PWM1,を生成し、その生成した信号 PWM1をインバータ 10へ出力する。また、 ECU 60は、電?原ライン P Lの電圧ならびにモータジエネレータ MG 2のモータ電流おょぴトルク指令ィ直に基づいて、モータジェネレータ MG 2を駆動するための信号 PWM 2を生成し、その生成した信号 PWM 2をインバータ 20へ出力する。

なお、電源ライン PLの電圧は、図示されない電圧センサによって検出され、モータジェネレータ MG 1， MG 2のモータ電流は、図示されない電流センサによって検出される。また、モータジェネレータ MG 1， MG 2のトルク指令値は、アクセル開度やブレーキ踏込量、蓄電装置の充電状態などに基づいて、外部 EC Uにより算出される。

さらに、 ECU 60は、信号 CTが Hレベルのときに AC出力指令 AC OUT または AC入力指令 AC I Nが活¾!化されると、 Hレベルの許可信号 ENを生成してリレー回路 30へ出力する。ここで、 AC出力指令 AC OUTは、モータジエネレータ MG1, MG 2の 3相コイル 2, 4の中性点 Nl， N 2間に商用交流電圧を発生して車外負荷 80へ供給する給電モードのときに活性化される。また、 AC入力指令 AC I Nは、車外負荷 80から中性点 Nl , N 2間に与えられる商用交流電圧を用いて蓄電装置 Bの充電を行なう充電モードのときに活性化される。そして、 ECU 60は、信号 CTが Hレベルのときに AC出力指令 AC OUT が活性化され、それに応じて Hレベルの許可信号 ENをリレー回路 30へ出力すると、中性点 Nl， N 2間に商用交流電圧が発生するように信号 PWM1, PW M 2を生成し、その生成した信号 PWM1, PWM2をそれぞれインバータ 10, 20へ出力する。 '

また、 ECU 60は、信号 CTが Hレベルのときに AC入力指令 AC I Nが活性化され、それに応じて Hレベルの許可信号 ENをリレー回路 30へ出力すると車外負荷 80から中性点 N 1， N 2間に与えられる商用交流電圧を整流して蓄電装置 Bの充電が行なわれるように信号 PWMl, PWM2を生成し、その生成した信号 PWM1， PWM2をそれぞれインバータ 10， 20へ出力する。

また、さらに、 ECU60は、後述の方法により、絶縁抵抗低下検出器 50からの電圧 Vの波高値に基づいて、電源装置 100の絶縁抵抗が低下しているか否かを判定する。ここで、 ECU60は、車外負荷 80が電源装置 100に電気的に接続されているか否かに応じて、絶縁抵抗の低下を判定するための判定しきい値を切替える。具体的には、 ECU60は、車外負荷 80が電源装置 100に接続されていないときは、判定しきい値を Wt h 1とする。一方、 ECU 60は、車外負荷 80が電源装置 100に電気的に接続されているときは、判定しきい値を Wt h 1よりも低い Wt h 2とする。

また、さらに、 ECU60は、車外負荷 80が電源装置 100に接続されていないときに絶縁抵抗が低下していると判定すると、車両の走行モードを通常モードから退避走行モードに移行する。なお、退避走行モードとは、たとえば、次回の車両システムの起動を禁止するような走行モードである。

また、さらに、 ECU 60は、車外負荷 80が電源装置 100に接続されているときに絶縁抵抗が低下していると判定すると、電源装置 100を含む車両システムを直ちに遮断する。

図 2は、図 1に示したインバータ 10, 20およびモータジェネレータ MG 1 MG 2のゼロ相等価回路を示す。 3相インバータであるインバータ 10， 20の各々においては、 6個のトランジスタのオン/オフの組合わせは 8パターン存在する。その 8つのスイッチングパターンのうち 2つは相間電圧がゼロとなり、そのような電圧状態はゼロ電圧べクトルと称される。ゼロ電圧べクトルについては, 上アームの 3つのトランジスタは互いに同じスィツチング状態（全てオンまたはオフ）どみなすことができ、また、下アームの 3つのトランジスタも互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。したがって、この図 2では、インパータ 10の上アームの 3つのトランジスタは上アーム 1 OAとしてまとめて示され、インバータ 1◦の下アームの 3つのトランジスタは下アーム 10Bとしてまとめて示されている。同様に、インバ^ "タ 20の上アームの 3つのトランジスタは上アーム 2 OAとしてまとめて示され、インバータ 20の下アームの 3つのトランジスタは下アーム 2 OBとしてまとめて示されている。

図 2に示されるように、このゼロ相等価回路は、電源ライン PLから供給される直流電圧を用いて中性点 N 1 , N 2に単相交流電圧を生じさせる単相 PWMィンバータとみることができる。また、このゼロ相等価回路は、 ACライン AC L 1， ACL 2を介して中性点 Nl， N 2に与えられる単相交流の商用電力を入力とする単相 PWMコンバータとみることもできる。そこで、インバータ 10, 2 0の各々においてゼロ電圧ベクトルを変化させ、インバータ 10， 20を単相 P WMィンバータまたは単相 P WMコンバータの各相アームとしてそれぞれ動作す . るようにスィツチング制御することによって、電¾^ライン P Lからの直流電力を交流電力に変換してコネクタ 40から出力することができ、また、コネクタ 40 力 ^入力される交流の商用電力を直流電力に変換して電源ライン PLへ出力することができる。

図 3は、図 1に示した絶縁抵抗低下検出器 50の構成を示した図である。図 3 を参照して、絶縁抵抗低下検出器 50は、方形波発生器 52と、抵抗素子 RDと、コンデンサ CDと、電圧センサ 54とを含む。

方形波発生器 52は、ボディアース 70に一端が接続され、抵抗素子 RDに他端が接続される。抵抗素子 RDは、方形波発生器 52に一端が接続され、コンデンサ CDに他端が接続される。コンデンサ CDは、抵抗素子 RDに一端が接続され、接地ライン S Lに他端が接続される。

方形波発生器 52は、低電圧（たとえば数 V) かつ低周波（たとえば数 Hz) の方形波からなる電圧を発生し、その宪生した電圧を抵抗素子 RDへ出力する。電圧センサ 54は、抵抗素子 RDとコンデンサ CDとの間の電圧 Vを検出し、その検出した電圧 Vを図示されない ECU 60へ出力する。

図 4は、図 3に示した絶縁抵抗低下検出器 50による絶縁抵抗の検出原理を説明するための図である。図 4を参照して、被検出システム 90は、車外負荷 80 が電源装置 1 0 0に接続されていないときは、電源装置 1' 0 0に対応し、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときは、電源装置 1 0 0およぴ車外負荷 8 0全体に対応する。

すなわち、被検出システム 9 0の抵抗成分 R Tは、電源装置 1 0 0の絶縁抵抗を示す。被検出システム 9 0の容量成分 C Tは、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0 に接続されていないときは、図 1に示した容量 C 1と容量 C 2との和からなり、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときは、容量 C I , C 2と Yコンデンサ 8 4に含まれるコンデンサ C 3， C 4の容量との和からなる。絶糸彖抵抗低下検出器 5 0の方形波発生器 5 2は、低電圧かつ低周波の方形波からなる電圧を S生し、その発生した電圧を抵抗素子 R Dおよびコンデンサ C Dを介して被検出システム 9 0に与える。ここで、絶縁抵抗を示す抵抗成分 R Tが低下すると、被検出システム 9 0のインピーダンスが低下するので、抵抗素子 R D と被検出システム 9 0との間の電圧 Vは低下する。したがって、この電圧 Vに基づいて絶像抵抗の低下を検出することができる。

しかしながら、被検出システム 9 0のインピーダンスは、容量成分 C Tによつて変化する。具体的には、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されている状態においては、 Yコンデンサ 8 4に含まれるコンデンサ C 3 , C 4の容量分だけ容量成分 C Tが増加する。このため、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときの被検出システム 9 0のインピーダンスは、非接続時に比べて小さい。したがって、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときの電圧 Vは、絶縁抵抗（抵抗成分 R T) が同じであっても、非接続時よりも小さくなる。

そこで、この実施の形態 1では、絶縁抵抗低下検出器 5 0カゝらの電圧 Vに基づいて絶縁抵抗の低下を検出するに際し、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときは、電圧 Vに基づいて絶縁抵抗の低下を判定するための判定しきい値を非接続時よりも小さくすることとしたものである。これにより、絶緣抵抗の低下を正確に検出することが可能となる。

図 5は、図 3に示した絶縁抵抗低下検出器 5 0からの電圧 Vに基づいて絶縁抵抗の低下を判定するための判定しきい値の設定の考え方を説明するための図である。図 5を参照して、横軸は、電源装置 1 0 0の絶縁抵抗を示し、縦軸は、絶縁抵抗低下検出器 5 0からの電圧 Vの波高値（以下「検出波高値」とも称する。）を示す。曲線 k lは、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に接続されていないときの絶縁抵抗と検出波高値との関係を示し、曲線 k 2は、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときの絶縁抵抗と検出波高値との関係を示す。上述のように、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときの検出波高値（曲線 k 2 ) は、 Yコンデンサ 8 4のコンデンサ C 3， C 4の影響により、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に接続されていないときの検出波高値（曲線 k 1 ) よりも小さい。

'絶縁抵抗が R 1を下回った場合に異常検出をしたい場合、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に接続されていないときの検出波高値の判定しきい値は、曲線 k 1に基づいて W t h 1に設定される。

し力しながら、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときに仮にこの判定しきい値 W t h 1を用いると、曲線 k 2に基づいて、絶縁抵抗が R 1よりも高い R 2を下回った場合に異常検出されることとなり、過剰に異常検出されてしまう。

そこで、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときの検出波高値の判定しきい値を、曲線 k 2に基づいて、絶縁抵抗 R 1に対応する W t h 2に設定することとしたものである。これにより、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときにおいても、絶縁抵抗の低下を正確に検出できる。

なお、曲線 k 2は、曲線 k lを基準にして、 Yコンデンサ 8 4のコンデンサ C 3， C 4に基づいて決定できる。したがって、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときの検出波高値の判定しきい値 W t h 2は、 Yコンデンサ 8 4のコンデンサ C 3， C 4に基づいて決定できる。

図 6は、図 1に示した E C U 6 0による絶縁抵抗の異常判定制御に関するフロ一チャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、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一チンから呼出されて実行される。図 6を参照して、 E C U 6 0は、コネクタ 4 0からの信号 C Tに基づいて、車外負荷 80のコネクタ 82がコネクタ 40に接続されて'レ、るか否かを判定する (ステップ S 10) 。 ECU60は、信号 CTが Lレベルであり、車外負荷 80 のコネクタ 82がコネクタ 40に接続されていないと判定すると（ステップ S 1 0において NO) 、絶縁抵抗の低下を判定するための検出波高値の判定しきい値を Wt h iに設定する（ステップ S 20) 。

そして、 ECU60は、絶縁抵抗低下検出器 50からの電圧 Vに基づいて算出される検出波高値が判定しきい値 Wt h 1を下回っているか否かを判定する（ステツプ S 30) 。 ECU 60は、検出波高値が判定しきい値 Wt h 1を下回っていると判定すると， (ステップ S 30において YES) 、絶縁抵抗が低下していると判断し、走行モードを通常モードから退避走行モードに移行する（ステップ S 40) 。

ステップ S 30において、検出波高値が判定しきい値 Wt h 1以上であると判定されると（ステップ S 30において NO) 、 ECU 60は、絶縁抵抗の低下はみられないと判断し、走行モードを退避走行モードに移行することなく一連の処理を終了する。

一方、 'ステップ S 10において、信号 CTが Hレベルであり、車外負荷 80のコネクタ 82がコネクタ 40に接続されていると^定されると（ステップ S 10 において YES) 、 ECU 60は、絶縁抵抗の低下を判定するための検出波高値の判定しきい値を Wt h 1よりも低い Wt h 2に設定する（ステップ S 50) 。そして、 ECU 60は、検出波高値が判定しきい値 Wt h 2を下回っているか否かを判定する（ステップ S 60) 。 ECU60は、検出波高値が判定しきい値 Wt h 2を下回っていると判定すると（ステップ S 60において YE S) 、絶縁抵抗が低下していると判断し、車両システムを遮断する（ステップ S 70) 。一方、ステップ S 60において、検出波高値が判定しきい値 Wt h 2以上であると判定されると（ステップ S 60において NO) 、 ECU 60は、絶縁抵抗の低下はみられないと判断し、車両システムを遮断することなく一連の処理を終了する。

以上のように、この実施の形態 1においては、車外負荷 80が電源装置 100 に接続されていないときは、判定しきい値 W t h 1に基づいて絶縁抵抗低下の検出が行なわれる。一方、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときは、 Yコンデンサ 8 4のコンデンサ C 3 , C 4が付加されることによるィンピーダンスの低下を考慮し、判定しきい値 W t h 1よりも低い判定しきい値 W t h 2に基づいて絶縁抵抗低下の検出が行なわれる。したがって、この実施の形態 1によれば、絶縁抵抗の低下を正確に検出することができる。

また、モータジェネレータ MG 1， MG 2の中性点N 1， N 2に車外負荷 8 0 が電気的に接続され、インバータ 1 0， 2 0を単相 PWMインバータまたは単相 PWMコンバータとして動作させることによって電源装置 1 0 0と車外負荷 8 0 との間で電力の授受が行なわれるので、電源装置 1 0 0と車外負荷 8 0との間で電力の授受を行なうための専用のインバータおよびコンバータを要しない。

[実施の形態 2 ]

車両の走行中（すなわち、車外負荷 8 0は電源装置 1 0 0に接続されていない' 状態）は、蓄電装置 Bの充放電が頻繁に行なわれ、それに伴なつて絶縁抵抗低下検出器 5 0からの電圧 Vが変動する。一方、電源装置 1 0 0と車外負荷 8 0との間で電力の授受が行なわれているとき（すなわち、車外負荷 8 0は電源装置 1 0 0に接続されている状態）は、蓄電装置 Bの充放電が走行中のように頻繁に行なわれるということはないので、電圧 Vは安定している。

そこで、この実施の形態 2では、電圧 Vの変動による誤検出を防止するため、検出波高値の低下が所定時間継続した場合に絶縁抵抗の低下を確定する。そして、さらに、車外負荷 8 0が電源装置 1 0 0に電気的に接続されているときは、検出波高値が安定しているので、絶縁抵抗の低下を確定するための判定時間が非接続時よりも短く設定される。

この実施の形態 2による電源装置の全体構成は、図 1に示した実施の形態 1による電源装置 1 0 0と同じである。

図 7は、車外負荷 8 0が接続されていない車両走行中における検出波高値の時間的変化を示した図である。図 7を参照して、車両走行中は、走行状態に応じて蓄電装置 Bの充放電が頻繁に行なわれ、それに応じて蓄電装置 Bの電圧が変動する。そして、絶縁抵抗低下検出器 5 0は、蓄電装置 Bの負極が接続される接地ライン S Lに接続されているので、蓄電装置 Bの電圧変動に応じて絶縁抵抗低下検出器 50からの電圧 Vも変動し、図 7に示されるように、検出波高値も変動する, そこで、この実施の形態 2では、車外負荷 80が電源装置 1 00に接続されていないときは、検出波高値が判定しきい値 Wt h 1を継続して判定時間 ΔΤ 1下回つた場合、絶縁抵抗が低下しているものと判定される。

図 8は、車外負荷 80が電気的に接続されている場合における検出波高値の時間的変化を示した図である。図 8を参照して、車外負荷 80が電気的に接続されているときは、走行中のように蓄電装置 Βの充放電が頻繁に行なわれることはないので、蓄電装置 Βの電圧は安定し、その結果、検出波高値も安定している。そこで、車外負荷 80が電源装置 1 00に電気的に接続されているときは、非接続時の上記判定時間 Δ Τ 1よりも短い判定時間 Δ Τ 2だけ検出波高値が判定しきいィ直 Wt h 2を継続して下回った場合、絶縁抵抗が低下しているものと判定される。これにより、車外負荷 80が電源装置 100に電気的に接続されているときに異常検出に要する時間が短縮される。

図 9は、この実施の形態 2における E C U 60による絶縁抵抗の異常判定制御に関するフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、

—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出されて実行される。

図 9を参照して、このフローチャートは、図 6に示したフローチャートにおいて、ステップ S 2 5， S 5 5をさらに含み、ステップ S 30， S 60に代えてステツプ S 3 5， S 6 5をさらに含む。すなわち、ステップ S 20において、絶縁抵抗の低下を判定するための検出波高の判定しきい値が Wt h 1に設定されると、 E CU 60は、絶縁抵抗の低下を確定するための判定時間を Δ T 1に設定する (ステップ S 25) 。

そして、 ECU60は、絶縁抵抗低下検出器 50からの電圧 Vに基づいて算出される検出波高値が判定しきい値 Wt h 1を下回っている状態が判定時間 ΔΤ 1 以上継続しているか否かを判定する（ステップ S 3 5) 。 ECU60は、検出波高値が判定しきい値 Wt h 1を下回っている状態が判定時間 ΔΤ 1以上継続したと判定すると（ステップ S 3 5において YE S) 、絶縁抵抗の低下を確定し、走行モードを通常モードから退避走行モードに移行する（ステップ S 40) 。ステップ S 35において、検出波高値が判定しきい値 Wt h 1を下回っている状態が判定時間 ΔΤ1以上継続していないと判定されると（ステップ S 35において NO) 、 ECU60は、絶縁抵抗の低下はみられないと判断し、走行モドを退避走行モードに移行することなく一連の処理を終了する。

一方、ステップ S 50において、絶緣抵抗の低下を判定するための検出波高値の判定しきい値が Wt h 2に設定されると、 ECU 60は、絶縁抵抗の低下を確定するための判定時間を ΔΤ 1よりも短い ΔΤ2に設定する（ステップ S 55) 。そして、 ECU 60は、検出波高値が判定しきい値 Wt h 2を下回っている状態が判定時間 ΔΤ 2以上継続しているか否かを判定する（ステップ S 65) 。 E CU60は、検出波高値が判定しきい値 W t h 2を下回っている状態が判定時間 △ T 2以上継続したと判定すると（ステップ S 65において YES) 、絶縁抵抗の低下を確定し、車両システムを遮断する（ステップ S 70) 。

ステップ S 65において、検出波高値が判定しきい値 Wt h 2を下回っている状態が判定時間 ΔΤ 2以上継続していないと判定されると（ステップ S 65において NO) 、 ECU60は、絶縁抵抗の低下はみられないと判断し、車両システムを遮断することなく一連の処理を終了する。

以上のように、この実施の形態 2においては、車外負荷 80が電源装置 100 に電気的に接続されているときは、絶縁抵抗低下検出器 50からの電圧 Vの検出波高値が非接続時に比べて安定することを考慮し、絶縁抵抗の低下を確定するための判定時間 Δ T 2が非接続時における判定時間 Δ T 1よりも短く設定される。したがつて、この実施の形態 1によれば、車外負荷 80が電源装置 100に電気的に接続されているときに絶縁抵抗低下の異常が発生した場合、その異常を早期に検出することができる。

なお、上記の各実施の形態 1， 2においては、モータジェネレータ MG 1 , M G 2の中性点 N 1， N 2を介して車外負荷 80と電源装置 100との間で電力の授受を行なうものとしたが、車外負荷 80と電源装置 100との間で電力の授受を行なうための専用のインパータおよびコンバータを備えたシステムにおいても、この発明は適用可能である。

また、上記においては、蓄電装置 Bは、二次電池としたが、二次電池に代えて燃料電池（Fuel Cell) であってもよい。そして、上記においては、電源装置 1 00は、ハイブリッド自動車に搭載されるものとしたが、この発明の適用範囲は、ハイプリッド自動車に搭載された電源装置に限定されず、電気自動車や燃料電池車に搭載されるものであってもよい。

また、上記において、蓄電装置 Bからの直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧をインバータ 10， 20へ供給する昇圧コンバータを蓄電装置 Bとインバータ 10, 20との間に備えてもよレ、。

なお、上記において、インバータ 10, 20、モータジェネレータ MG 1， M G2および ECU60は、この発明における「電力変換装置」を形成し、絶縁抵抗低下検出器 50および ECU 60は、この発明における「検出装置」を形成する。また、車外負荷 80および Yコンデンサ 84は、この発明における「車両外部の負荷」を形成し、ステップ S 70において ECU 60により実行される処理は、この発明における「遮断部」により実行される処理に対応する。さらに、 Y コンデンサ 84は、この発明における「ラインバイパスコンデンサ」に対応する。また、さらに、抵抗素子 RDは、この発明における「抵抗素子」に対応し、方形波発生器 52は、この発明における「電圧発生装置」に対応する。また、さらに、コンデンサ CDは、この発明における「容量素子」に対応し、電圧センサ 5 4は、この発明における「電圧検出装置」に対応する。また、さらに、ステップ S 2◦および S 50において ECU 60により実行される処理は、この発明における「設定部」により実行される処理に対応し、ステップ S 30， S 60, S 3 5および S 65において ECU 60により実行される処理は、この発明における「判定部」により実行される処理に対応する。

また、さらに、モータジェネレータ MG 1， MG 2は、それぞれこの発明における「第 1および第 2の交流電動機」に対応し、インバータ 10， 20は、それぞれこの発明における「第 1および第 2のインバータ j に対応する。また、さらに、 ECU60は、この発明における「インバータ制御装置」に対応し、 ACライン ACL l, ACL 2、リレー回路 30およびコネクタ 40は、この発明における「接続装置」を形成する。

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、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。

Claims

請求の範囲 .

1 . 電動車両に搭載される電源装置であって、

蓄電装置と、

前記蓄電装置から車両外部の負荷への給電および前記負荷から前記蓄電装置の充電の少なくとも一方を実行可能なように構成された電力変換装置と、

当該電源装置の絶縁抵抗の低下を検出する検出手段とを備え、

前記検出手段は、前記負荷が前記電力変換装置に接続されているとき、前記絶縁抵抗の低下を検出するための判定しきい値を非接続時よりも低く設定する、電源装置。

2 . 前記負荷が前記電力変換装置に接続されているときの判定しきい値は、前記負荷の容量に基づいて決定される、請求の範囲第 1項に記載の電源装置。

3 . 前記検出手段は、前記負荷が前記電力変換装置に接続されているとき、前記絶縁抵抗の低下を確定するための判定時間を非接続時よりも短く設定する、請求の範囲第 1項に記載の電源、装置。 '

4. 前記負荷が前記電力変換装置に接続されているときに前記絶縁抵抗の低下が検出されると、前記電動車両のシステムを遮断する手段をさらに備える、請求の範囲第 1項に記載の電源装置。

5 . 前記負荷は、前記電力変換装置に接続される電力線対とアースとの間に接続されるラインバイパスコンデンサを含む、請求の範囲第 1項に記載の電源装置。

6 . 前記検出手段は、 .

所定の抵抗値を有する抵抗素子.と、

前記抵抗素子と車両アースとの間に接続され、所定の周波数を有する電圧を発生する電圧発生装置と、

前記抵抗素子と当該電源装置の電力線との間に接続される容量素子と、前記抵抗素子と前記容量素子との間の電圧を検出する電圧検出装置と、前記判定しきい値を設定する設定部と、

前記電圧検出装置によつて検出された電圧および前記設定部によつて設定された判定しきい値に基づいて、前記絶縁抵抗の低下を判定する判定部とを含む、請求の範囲第 1項に記載の電源装置。 '

7 . 前記電力変換装置は、

星形結線された多相卷線を固定子卷線として各々が含む第 1および第 2の交流電動機と、

前記第 1および第 2の交流電動機にそれぞれ対応して設けられ、前記蓄電装置と電力を授受する第 1および第 2のインバータと、

前記第 1および第 2のインバータを制御するインバータ制御装置と、前記蓄電装置から前記負荷への給電および前記負荷から前記蓄電装置の充電のいずれかが行なわれるときに前記負荷を前記多相卷線の中性点に接続するための接続装置とを含む、請求の範囲第 1項に記載の電源装置。

8 . 請求の範囲第 1項から第 7項のいずれか 1項に記載の電源装置を搭載した電動車両。

9 . 電動車両に搭載される電源装置の制御方法であって、

前記電源装置は、

蓄電装置と、

当該電源装置の絶縁抵抗の低下を検出する検出装置とを備え、

前記制御方法は、

前記負荷が前記電力変換装置に接続されているか否かを判定する第 1のステツプと、 · ·

前記負荷が前記電力変換装置に接続されていると判定されると、前記絶縁抵抗の低下を検出するための判定しきレ、値を非接続時よりも低く設定する第 2のステップとを含む、電源装置の制御方法。

1 0 . 前記負荷が前記電力変換装置に接続されているときの判定しきい値は、前記負荷の容量に基づいて決定される、請求の範囲第 9項に記載の電源装置の制御方法。

1 1 . 前記負荷が前記電力変換装置に接銃されていると判定されると、前記絶縁抵抗の低下を確定するための判定時間を非接続時よりも短く設定する第 3のステップをさらに含む、請求の範囲第 9項に記載の電源装置の制御方法。

1 2 . 前記負荷が前記電力変換装置に接続されているときに前記検出装置により前記絶縁抵抗の低下が検出されると、前記電動車両のシステムを遮断する第 4のステップをさらに含む、請求の範囲第 9項に記載の電源装置の制御方法。