JP2013079903A

JP2013079903A - 車両の漏電検出装置

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Publication number: JP2013079903A
Application number: JP2011220946A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nakamoto; 慎二中本; Tsuyoshi Sakai; 剛志酒井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-05
Also published as: JP5516541B2

Abstract

【課題】漏電箇所の特定が可能な車両の漏電検出装置を提供する。
【解決手段】リレーシステム２を含む正極母線１７と負極母線１８で直流電源１と交流電動機５，６の駆動回路３，４を接続し、両母線間には平滑コンデンサ７が接続された車両の漏電検出装置を、発振回路２１と抵抗２２と結合コンデンサ２３の直列回路と抵抗２２と結合コンデンサ２３の接続点の電圧検出回路２５とを備え、結合コンデンサ２３が負極母線１８に接続する漏電検出回路２０と、平滑コンデンサ７の両端電圧測定用の電圧計１５と、電圧検出回路２５、電圧計１５、発振回路２１及びリレーシステム２に接続する制御装置１６とから構成し、制御装置１６によって設定された発振回路２１の発振周波数及びリレーシステム２のリレースイッチの接続状態の所定の動作モードに応じた電圧検出回路２５と電圧計１５の電圧の検出値から、車両における漏電を検出する車両の漏電検出装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は車両の漏電検出装置に関するものであり、電気自動車及びハイブリッド自動車に搭載された直流電源である高電圧バッテリ或いは高電圧バッテリに駆動される交流電動機の漏電を検出することができる車両の漏電検出装置に関する。

従来、電気自動車及びハイブリッド自動車には、直流電源として高電圧バッテリを備えている。そして、このような車両には、インバータのような電力変換回路を用いて高電圧バッテリの直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力で走行用の交流電動機やその他の交流電動機、例えば空調機の電動機等の負荷を駆動する電力供給システムが搭載されている。電気自動車及びハイブリッド自動車に搭載された高電圧バッテリは高電圧且つ大容量であるため、電気回路の何れかで漏電が生じると、車両の整備の際に作業員が感電するなどの問題が生じる虞がある。

このような電気自動車及びハイブリッド自動車に搭載された高電圧バッテリの漏電検出を行う技術が特許文献１に開示されている。特許文献１では、直流バッテリと、複数のスイッチング素子をオンオフしてバッテリの直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を交流電動機に出力する電力変換回路と、バッテリと電力変換回路を接続する正極電線及び負極電線と、正極電線又は負極電線の上に設けられたコンタクタ（オンオフスイッチ）を備えるシステムの漏電検出において、起動時若しくは停止時に電力変換回路のスイッチング素子を利用して漏電を検出することにより、直流高電圧回路と交流高電圧回路の両方で漏電検出を正しく行うようにするものである。

ＷＯ２００７／００７７４９（図１）

しかしながら、車両の起動時に漏電検出を行う場合は、漏電検出に用いる発振周波数（検出周波数）をキャリア周波数やスイッチング周波数を避けるために低くする処理が必要である上に、漏電検出を行ってから起動するため、乗員がキーを回してイグニッションをオンしてから起動するまでに時間がかかってしまい、起動時に車両の乗員が違和感を覚えること無く漏電検出を行うことが困難であるという課題があった。検出周波数を変更する理由は、検出周波数がキャリア周波数やスイッチング周波数と同じ場合、スイッチングによるノイズと発振回路から出力される検出信号との切り分けができないからである。

本発明は、上記課題に鑑み、電力変換回路が高電圧バッテリと接続されていない状態で漏電検出を行うことにより、電力変換回路のスイッチング素子のスイッチング周波数やキャリア周波数の制約を受けることなく、漏電検出を行うことができる車両の漏電検出装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、リレーシステム（２）を含む正極母線（１７）と負極母線（１８）で直流電源（１）と少なくとも１つの交流電動機（５，６）の駆動回路（３，４）を接続し、両母線間には平滑コンデンサ（７）が接続された車両の漏電検出装置であって、発振回路（２１）と抵抗（２２）とカプリングコンデンサ（２３）を直列に接続した回路と、前記抵抗（２２）と前記カプリングコンデンサ（２３）の接続点の電圧を検出する電圧検出回路（２５）とを備え、前記カプリングコンデンサ（２３）が前記負極母線（１８）に接続する漏電検出回路（２０）と、前記平滑コンデンサ（７）の両端電圧を測定する電圧計（１５）と、前記電圧検出回路（２５）、前記電圧計（１５）、前記発振回路（２１）及び前記リレーシステム（２）に接続する制御装置（１６）を備え、前記制御装置（１６）は、前記発振回路（２１）の発振周波数及び前記リレーシステム（２）のリレースイッチの接続状態を所定の動作モードに設定し、該動作モードにおける前記電圧検出回路（２５）と前記電圧計（１５）からの電圧の検出値に基いて前記車両における漏電を検出することを特徴とする車両の漏電検出装置である。

これにより、リレーシステムのリレースイッチの接続状態を所定の動作モードに設定することにより、車両における漏電を検出することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記カプリングコンデンサ（２３）は、前記リレーシステム（２）と前記交流電動機の駆動回路（３，４）の間の前記負極母線（１８）に接続することを特徴とする車両の漏電検出装置である。

これにより、漏電検出回路がリレーシステムよりも電動機側に接続されるため、リレーシステムをオンせず、高電圧バッテリに電動機が接続されない状態においても電動機側の漏電を検出することができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記カプリングコンデンサ（２３）は、切換スイッチ（５１，５２）により、前記リレーシステム（２）と前記駆動回路（３，４）の間の前記負極母線（１８）と、前記リレーシステム（２）と前記直流電源（１）の間の前記負極母線（１８）の何れかに接続されることを特徴とする車両の漏電検出装置である。

これにより、リレーシステムのリレースイッチの接続状態を所定の動作モードに設定することにより、電動機側の漏電と直流電源側の漏電を分けて検出することができる。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記漏電検出回路が２組設けられており、一方の漏電検出回路（２０）のカプリングコンデンサ（２３）は、前記リレーシステム（２）と前記交流電動機の駆動回路（３，４）の間の前記負極母線（１８）に接続され、他方の漏電検出回路（６０）のカプリングコンデンサ（６３）は、前記リレーシステム（２）と前記直流電源（１）の間の前記負極母線（１８）に接続されことを特徴とする車両の漏電検出装置である。

これにより、通常動作時に両者が検出した電圧を比較することにより、検出器自体の故障検出を行うことができる。

請求項５の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の発明において、前記漏電検出回路（２０）に、前記発振回路（２１）のノイズ成分を抽出して除去するフィルタ回路（２４、３４）が備えられていることを特徴とする車両の漏電検出装置である。

これにより、発振回路のノイズ成分が除去されるので、正確な漏電検出を行うことができる。

請求項６の発明は、請求項２の発明において、前記漏電検出回路（２０）に、前記抵抗（２２）とカプリングコンデンサ（２３）に少なくとも１組の抵抗（３２）とカプリングコンデンサ（３３）を直列に接続した回路が並列に接続されており、前記制御回路（１６）は、切換スイッチ（４１，４２）によって前記複数の抵抗（２２、３２）の何れかを前記発振回路（２１）に接続することを特徴とする車両の漏電検出装置である。

これにより、発振器の発振周波数の変更などによる検出波形の変化に対応できる。

請求項７の発明は、請求項１から６の何れか１項に記載の発明において、前記制御回路（１６）は、前記リレーシステム（２）にあるリレースイッチ（１１〜１３）が全てオフ状態の第１の動作モード時に漏電状態を検出した場合は、前記交流電動機（５，６）側に漏電が発生していると判定し、前記第１の動作モード時に漏電状態を検出していない状態で、前記リレーシステム（２）が前記負極母線（１８）を通じて前記直流電源（１）を前記駆動回路（３，４）に接続している第２の動作モード時に漏電状態を検出した場合は、前記直流電源（１）側に漏電が発生していると判定することを特徴とする車両の漏電検出装置である。

これにより、第１の動作モード時と第２の動作モード時とで、漏電が交流電動機側で発生しているのか、直流電源側で発生しているのかを区別できる。

請求項８の発明は、請求項１から７の何れか１項に記載の発明において、前記制御回路（１６）は、前記電圧検出回路（２５）からの電圧の検出値が、その時の動作モードにおける漏電検出閾値を超えている時に漏電状態と判定することを特徴とする車両の漏電検出装置である。

これにより、漏電検出時の動作モードにおける漏電検出閾値によって漏電状態を判定しているので、漏電判定が正確に行える。

請求項９の発明は、請求項１から８の何れか１項に記載の発明において、前記制御回路（１６）は、前記電圧計（１５）からの電圧の検出値が、その時の動作モードにおける前記平滑コンデンサ（７）の電圧範囲にない時に、前記リレーシステム（２）のリレースイッチ（１１〜１３）の何れかに故障があると判定することを特徴とする車両の漏電検出装置である。

これにより、漏電判定に加えてリレーシステムのリレースイッチの何れかの故障を判定することができる。

請求項１０の発明は、請求項７から９の何れか１項に記載の発明において、前記制御回路（１６）は、前記第１の動作モード時に行う漏電検出と、前記第２の動作モード時に行う漏電検出とでは、前記発振回路（２１）の発振周波数を変更することを特徴とする車両の漏電検出装置である。

漏電検出時に発振器の発振周波数を変更することにより、電力変換器のスイッチング周波数やキャリア周波数の制約を受けることなく漏電検出を実現することができる。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記制御回路（１６）は、前記第１の動作モード時には前記発振回路（２１）の発振周波数を数ｋＨｚに設定し、前記第２の動作モード時には前記発振回路（２１）の発振周波数を、前記交流電動機の駆動回路（３，４）の電力変換器のキャリア周波数を外した数Ｈｚに設定することを特徴とする車両の漏電検出装置である。

これにより、電力変換器のスイッチング周波数やキャリア周波数の制約を受けることなく漏電検出を実現することができる。

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。

本発明に係る第１の実施例の車両の漏電検出装置の構成を示す全体構成図である。第１の実施例の車両の漏電検出装置による、リレーシステムのスイッチング動作を利用して漏電箇所を特定する実施例の特定手順を説明するフローチャートである。第１の実施例の車両の漏電検出装置による、漏電検出とリレーシステムの故障検出の実施例の検出手順を説明するフローチャートである。本発明に係る第２の実施例の車両の漏電検出装置の構成を示す全体構成図である。第２の実施例の車両の漏電検出装置による、漏電検出回路にある発振回路の発振周波数を変更して漏電の有無を検出する手順を説明するフローチャートである。本発明に係る第３の実施例の車両の漏電検出装置の構成を示す全体構成図である。第３の実施例の車両の漏電検出装置による、漏電検出回路の接続点を変更して漏電の有無を検出する手順を説明するフローチャートである。本発明に係る第４の実施例の車両の漏電検出装置の構成を示す全体構成図である。第４の実施例の車両の漏電検出装置による、２つの漏電検出回路により接続点を変更して漏電の有無を検出する手順を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。各実施態様については、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。

図１は、本発明の第１の実施例の車両の漏電検出装置１０１の回路構成を示す全体構成図である。車両は電気自動車或いはハイブリッド自動車のような交流電動機を備えた車両が対象である。このような車両における交流電動機は、車両に搭載された直流電源（以後高電圧バッテリと記す）１の直流電圧を駆動回路によって交流に変換して駆動される。高電圧バッテリ１は外部の商用電源を用いて充電することが可能な車両もある。

第１の実施例には、交流電動機として、第１の電動機５と第２の電動機６の２つの電動機がある。第１の電動機５は、例えば車両の走行用電動機であり、第２の電動機６は、例えば車両に搭載された空調装置のコンプレッサ用の電動機である。第１の電動機５は第１の電動機の駆動回路３（以後単に駆動回路３と記す）によって駆動され、第２の電動機６は第２の電動機の駆動回路４（以後単に駆動回路４と記す）によって駆動される。駆動回路３と駆動回路４は、正極母線１７と負極母線１８を通じて高電圧バッテリ１に接続されている。

正極母線１７と負極母線１８の間にはフィルタ用コンデンサ７（以後平滑コンデンサ７と記す）が設けられており、高電圧バッテリ１側の正極母線１７と負極母線１８には、回路をオンオフするリレーシステム２が設けられている。平滑コンデンサ７にはその両端電圧を検出する電圧計１５が取り付けられている。リレーシステム２には、並列接続されて正極母線１７側に設けられた２つのリレースイッチ１１，１２と、負極母線１８側に設けられたリレースイッチ１３がある。リレースイッチ１２には突入電流抑制用の抵抗１４が直列に接続されている。また、駆動回路４は、コイル８Ｌとコンデンサ８Ｋを備えるＬＣフィルタ８を介して、リレーシステム２と駆動回路３の間にある正極母線１７と負極母線１８に接続されている。

第１の電動機５は三相交流電動機であり、その駆動回路３は、８つのスイッチング素子３ａ〜３ｈとコンデンサ３Ｌ及びコイル３Ｌを備えた三相インバータ回路である。駆動回路３は、第１の電動機５の駆動、高電圧バッテリ１の充電及び高電圧バッテリ１の電圧の昇圧を行う。第２の電動機６も三相交流電動機であり、その駆動回路４は６つのスイッチング素子４ａ〜４ｆを備えており、第２の電動機６の駆動のみを行う。３相交流電動機を駆動する駆動回路３と駆動回路４の動作は公知であるので、これ以上の説明は省略する。また、図１には第１の電動機５に絶縁地絡抵抗１０、第２の電動機６に絶縁地絡抵抗９が設けられているが、これらは抵抗器として実際に取り付けられているものではない。

駆動回路３にあるスイッチング素子３ａ〜３ｈのスイッチング動作、駆動回路４にあるスイッチング素子４ａ〜４ｆのスイッチング動作、及びリレーシステム２にあるリレースイッチ１１〜１３のオンオフ動作は、電源制御装置１６によって行われる。電源制御装置１６は、各リレースイッチ１１〜１３のオンオフタイミングと電圧計１５の電圧検出出力に基いてリレースイッチ１１〜１３の故障判定を行う部分と、各リレースイッチ１１〜１３をオンオフする制御部を持つ。また、正極母線１７と負極母線１８の間に取り付けられた電圧計１５で検出された平滑コンデンサ７の両端電圧は、電源制御装置１６に入力される。

第１の実施例では、以上のように構成された回路に漏電検出回路２０を接続している。漏電検出回路２０は、図示しない低電圧バッテリを内蔵する発振回路２１、発振回路２１の信号出力側に直列に接続された検出抵抗２２とコンデンサ２３、検出抵抗２２とコンデンサ２３の結合点に接続されたフィルタ回路２４、及びフィルタ回路２４の出力に接続された電圧検出回路（図面には単に検出回路と記載）２５を備えている。発振回路２１は、低電圧バッテリがオンされた時に発振動作を行う。コンデンサ２３は、正極母線１７と負極母線１８を備えた主回路と電圧検出回路２５とを絶縁するためのカプリングコンデンサ（結合コンデンサ）であり、カプリングコンデンサ８の検出抵抗２２と反対側の端子は、リレースイッチ１３と駆動回路３の間の負極母線１８に接続されている。また、フィルタ回路２４はノイズを除去するためのものであり、ノイズが除去された電圧が電圧検出回路２５によって検出される。電圧検出回路２５が検出した電圧値は電源制御装置１６に入力される。

ここで、第１の実施例の漏電検出回路２０の漏電検出動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示す手順では、漏電検出回路２０によって、リレーシステム２のスイッチング状態によって、漏電箇所をある程度特定することができる。この漏電検出動作のタイミングは特に特定されるものではない。ステップ２０１ではまず、リレースイッチ１１〜１３を全てオフしてリレーシステム２をオフする。このとき、発振回路２１の低電圧バッテリはオンされており、発振回路２１は交流の矩形波パルスを出力している。矩形波パルスの周波数は特に特定されるものではないが、例えば、数ｋＨｚである。この矩形波パルスは発振回路２１の出力側に接続された検出対抗２２、コンデンサ２３を通り、第１の電動機５の地絡抵抗１０と第２の電動機６の地絡抵抗９に流れる。この結果、検出抵抗２２と地絡抵抗９，１０の並列抵抗で分圧された電圧が検出抵抗２２とフィルタ回路２４の接続点に現れるので、この電圧が電圧検出回路２５で検出される。

第１の電動機５と第２の電動機６の何れかに漏電が発生した時は、地絡抵抗９，１０の合成抵抗の値が小さくなり、検出抵抗２２とフィルタ回路２４の接続点に現れる電圧が低くなる。そこで、ステップ２０２では漏電検出回路２０の検出電圧（電圧検出回路２５によって検出された電圧）が、予め定められている漏電検出閾値より大きいか否かを比較する。漏電検出閾値の値は、第１の電動機５と第２の電動機６の何れにも漏電が発生していない時に、発振回路２１からの交流の矩形波パルスによって検出抵抗２２とフィルタ回路２４の接続点に現れる電圧値よりも多少低い値に定めれば良い。

ステップ２０２において、漏電検出回路２０の検出電圧が漏電検出閾値以下であると判定した場合（ＮＯ）は、第１の電動機５と第２の電動機６の何れかに漏電が発生しているのでステップ２０４に進み、電動機側に漏電ありの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。逆に、ステップ２０２において、漏電検出回路２０の検出電圧が漏電検出閾値より大きいと判定した場合（ＹＥＳ）は、第１の電動機５と第２の電動機６の何れにも漏電が発生していないのでステップ２０３に進み、リレースイッチ１３をオンする。

ステップ２０３でリレースイッチ１３をオンした後はステップ２０５に進み、再び漏電検出回路２０の検出電圧が、予め定められている漏電検出閾値より大きいか否かを比較する。リレースイッチ１３がオンしても、高電圧バッテリ１側に漏電が無ければ検出抵抗２２とフィルタ回路２４の接続点に現れる電圧は、リレースイッチ１３をオンする前と変わりはないが、高電圧バッテリ１側に漏電がある場合は、検出抵抗２２とフィルタ回路２４の接続点に現れる電圧はリレースイッチ１３をオンする前よりも低下する。

そこで、ステップ２０５において、漏電検出回路２０の検出電圧が漏電検出閾値以下であると判定した場合（ＮＯ）は、高電圧バッテリ１側に漏電が発生しているのでステップ２０７に進み、バッテリ側に漏電ありの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。逆に、ステップ２０５において、漏電検出回路２０の検出電圧が漏電検出閾値より大きいと判定した場合（ＹＥＳ）は、バッテリ側に漏電が発生していないのでステップ２０６に進み、漏電なしの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。

このように、第１の実施例では、漏電検出回路２０がリレーシステム２よりも電動機５，６側に接続されているので、リレーシステム２をオンせず、高電圧バッテリ１に電動機が接続されない状態において電動機側の漏電検出を実施することができ、電動機側のキャリア周波数に左右されない漏電検出が実現できる。

次に、図３に示すフローチャートを用いて、漏電検出回路２０と電源制御装置１６による、漏電検出とリレーシステム２の故障検出の実施例の検出手順を説明する。この検出手順は車両の始動時にまず１回行われ、その後漏電を判定するまで、何回繰り返されても良いものである。リレーシステム２のリレースイッチ１１〜１３は全てオフされているものとする。ステップ３０１では、平滑コンデンサ７の両端電圧Ｖｃの値が、−Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖａを満たすか否かを判定する。Ｖａは平滑コンデンサ７の両端に電圧が発生しているかどうかを判定する閾値電圧値であり、その値は検出器誤差を含む最小の値となっている。

ステップ３０１の判定が−Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖａを満たさない場合（ＮＯ）、即ち、平滑コンデンサ７の両端に電圧が発生している場合は、リレースイッチ１１又はリレースイッチ１２、及びリレースイッチ１３（図３には単にスイッチと記載）が故障状態でオンしており、高電圧バッテリ１の電圧で平滑コンデンサ７が充電されていると考えられる。よってこの場合は、ステップ３０２に進み、リレースイッチ１１又はリレースイッチ１２、及びリレースイッチ１３が故障と判定してステップ３１７に進む。ステップ３１７ではリレーシステム２に故障ありの診断結果を送信してこのルーチンを終了する。リレーシステム２に故障ありの診断結果は、電源制御装置１６から図示しない別の制御装置、例えば車両制御装置に送信される。

一方、ステップ３０１の判定結果がＹＥＳ、即ち−Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖａが満たされて平滑コンデンサ７の両端に電圧が発生していない場合は、ステップ３０３に進み、リレースイッチ１２をオンする。そして、続くステップ３０４において平滑コンデンサ７の両端電圧Ｖｃの値が、−Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖａを満たすか否かを判定する。リレースイッチ１２をオンしただけでは高電圧バッテリ１の電圧でコンデンサ７は充電されない。よって、ステップ３０４の判定が−Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖａを満たさない場合（ＮＯ）、即ち、平滑コンデンサ７の両端に電圧が発生している場合は、リレースイッチ１３が故障状態でオンしており、高電圧バッテリ１の電圧で平滑コンデンサ７が充電されていると考えられる。よってこの場合は、ステップ３０５に進み、リレースイッチ１３が故障と判定してステップ３１７に進む。ステップ３１７ではリレーシステム２に故障ありの診断結果を別の制御装置に送信してこのルーチンを終了する。

ステップ３０４の判定結果がＹＥＳ、即ち−Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖａが満たされて平滑コンデンサ７の両端に電圧が発生していない場合は、ステップ３０６に進み、リレースイッチ１２をオフする。そして、続くステップ３０７において漏電検出回路２０の検出電圧が、予め定められている漏電検出閾値より大きいか否かを比較し、漏電検出回路２０の検出電圧が漏電検出閾値以下であると判定した場合（ＮＯ）は、第１の電動機５と第２の電動機６の何れかに漏電が発生しているのでステップ３０８に進み、電動機側に漏電ありの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。逆に、ステップ３０７において、漏電検出回路２０の検出電圧が漏電検出閾値より大きいと判定した場合（ＹＥＳ）は、第１の電動機５と第２の電動機６の何れにも漏電が発生していないのでステップ３０９に進み、リレースイッチ１３をオンする。

続くステップ３１０では、再度平滑コンデンサ７の両端電圧Ｖｃの値が−Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖａを満たすか否かを判定する。このとき、リレースイッチ１１，１２は共にオフされているので、ステップ３１０の判定結果がＮＯの場合は、リレースイッチ１１，１２の何れかが故障でオンしていると考えられる。よってステップ３１０の判定がＮＯの場合はステップ３１１に進み、リレースイッチ１１又はリレースイッチ１２が故障と判定してステップ３１７に進む。そして、ステップ３１７でリレーシステム２に故障ありの診断結果を別の制御装置に送信してこのルーチンを終了する。

一方、ステップ３１０の判定結果がＹＥＳ、即ち−Ｖａ＜Ｖｃ＜Ｖａが満たされて平滑コンデンサ７の両端に電圧が発生していない場合は、ステップ３１２に進み、漏電検出回路２０の検出電圧が予め定められている漏電検出閾値より大きいか否かを比較する。ステップ３１２において、漏電検出回路２０の検出電圧が漏電検出閾値以下であると判定した場合（ＮＯ）は、高電圧バッテリ１に漏電が発生していると考えられるのでステップ３１３に進み、バッテリ側に漏電ありの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。

逆に、ステップ３１２において、漏電検出回路２０の検出電圧が漏電検出閾値より大きいと判定した場合（ＹＥＳ）は、高電圧バッテリ１には漏電が発生していない。そして、ステップ３１２の判定結果がＹＥＳの場合は、電動機側にもバッテリ側にも漏電がないので、リレーシステム２をオンさせて第１と第２の電動機５，６を駆動することができる。

リレーシステム２をオンさせて第１と第２の電動機５，６を駆動する場合は、リレースイッチ１３がオンしている状態で、まずステップ３１４において突入電流抑制用の抵抗１４が直列に接続されている方のリレースイッチ１２をオンして突入電流がなくなる所定時間が経過するのを待つ。所定時間が経過したら、ステップ３１５でリレースイッチ１１をオンし、続くステップ３１６でリレースイッチ１２をオフする。そして、ステップ３１８で漏電なしの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。

第１の実施例の漏電検出回路２０と電源制御装置１６による、漏電検出とリレーシステム２の故障検出では、リレーシステム２をオンし、高電圧バッテリ１に電動機５，６が接続されている状態において、漏電検出器２０の発振回路２１の発振周波数は、電動機駆動回路３，４の動作状況に合わせて、電動機駆動回路３，４のキャリア周波数を避けるように変更しても良い。これにより、発振回路２１に内蔵された低電圧バッテリがオンで且つ高電圧バッテリ１が主回路に接続されていない時と、高電圧バッテリ１に電動機５，６が接続されている通常動作時の両方において、電動機５，６側のキャリア周波数に左右されない漏電検出が実現できる。更に、発振回路２１から出力される矩形波パルスの振幅を変えることにより、発振周波数の変更などによる検出波形の変化に対応可能となる。

図４は、本発明の第２の実施例の車両の漏電検出装置１０２の構成を示す全体構成図である。第２の実施例の車両の漏電検出装置１０２の構成は、漏電検出回路２０Ａの構成を除いて、図１に示した第１の実施例の車両の漏電検出装置１０１の構成と同じである。そこで、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略すると共に、第１の電動機５の駆動回路３と第２の電動機６の駆動回路４及びＬＣフィルタ８については、内部の回路構成の図示を省略した。また、第２の実施例でも電源制御装置１６と駆動回路３と駆動回路４、リレーシステム２及び電圧検出回路２５との接続は第１の実施例と同じであるので、接続線の図示は省略した。

第２の実施例が第１の実施例と異なるのは、漏電検出回路２０Ａの構成である。第１の実施例の漏電検出回路２０は、発振回路２１、発振回路２１の信号出力側に直列に接続された検出抵抗２２とコンデンサ２３、検出抵抗２２とコンデンサ２３の結合点に接続されたフィルタ回路２４、及びフィルタ回路２４の出力に接続された電圧検出回路２５を備えている。一方、第２の実施例の漏電検出回路２０Ａは、第１の実施例の漏電検出回路２０の構成に加えて、検出抵抗３２とコンデンサ３３、及び検出抵抗３２とコンデンサ３３の結合点に接続されたフィルタ回路３４を備えている。そして、検出抵抗２２はスイッチ４１を介して発振回路２１に接続され、検出抵抗３２はスイッチ４２を介して発振回路２１に接続されている。また、コンデンサ２３とコンデンサ３３は共にリレースイッチ１３と駆動回路３の間の負極母線１８に接続されており、電圧検出回路２５はフィルタ回路３４の出力にも接続されており、検出抵抗２２とコンデンサ２３の結合点の電圧と検出抵抗３２とコンデンサ３３の結合点の電圧の両方を検出する。電圧検出回路２５が検出した電圧値は電源制御装置１６に入力される。

以上のように構成された第２の実施例の車両の漏電検出装置１０２では、漏電検出回路２０Ａにある発振回路２１の発振周波数を、リレーシステム２がオンしている時とオフしている時で変更して漏電の有無を検出することができる。この手順を図５に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップ５０１ではリレーシステム２がオンしているか、オフしているかを判定する。リレーシステム２がオンしている場合（ＹＥＳ）はステップ５０２に進み、発振回路２１の発振周波数を数Ｈｚに変更し、続くステップ５０４において電圧検出回路２５の閾値電圧の値を高電圧バッテリ１に電動機５，６が接続された通常時用の値に変更する。そして、ステップ５０６でスイッチ４２をオンしてステップ５０８に進む。一方、リレーシステム２がオフしている場合（ＮＯ）はステップ５０３に進み、発振回路２１の発振周波数を数ｋＨｚに変更し、続くステップ５０５において電圧検出回路２５の閾値電圧の値を高電圧バッテリオフ時用の値に変更する。そして、ステップ５０７でスイッチ４１をオンしてステップ５０８に進む。リレーシステム２のオンオフの判定、発振回路２１の発振周波数の変更、スイッチ４１，４２のオンオフは、電源制御装置１６によって行われる。

ステップ５０８では漏電検出回路２０の検出電圧が、ステップ５０４又はステップ５０５で定められた漏電検出閾値より大きいか否かを比較する。漏電検出閾値は、スイッチ４１がオンの時は高電圧バッテリオフ時用の値であり、スイッチ４２がオンの時は通常時用の値である。ステップ５０８において、漏電検出回路２０の検出電圧が漏電検出閾値より大きいと判定した場合（ＹＥＳ）は、スイッチ４１がオンの時は電動機側に漏電が発生しておらず、スイッチ４２がオンの時は漏電検出回路２１に繋がる全ての回路で漏電が発生していない場合である。よってこの時はステップ５０９に進み、漏電なしの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。

一方、ステップ５０８において、漏電検出回路２０の検出電圧が漏電検出閾値以下であると判定した場合（ＮＯ）は、スイッチ４１がオンの時は第１の電動機５と第２の電動機６の何れかに漏電が発生している場合であり、スイッチ４２がオンの時は漏電検出回路２１に繋がる全ての回路の何れかで漏電が発生している場合である。よってこの時はステップ５１０に進み、漏電ありの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。

なお、ステップ５０１の判定がＮＯとなる場合で、ステップ５０３で発振回路２１の発振周波数が数ｋＨｚに変更され、ステップ５０５で閾値電圧が高電圧バッテリオフ時用の値に変更され、ステップ５０７でスイッチ４１がオンされた場合は、図２で説明した第１の実施例のステップ２０１でリレーシステム２がオフされた場合と同じである。そこで、ステップ５０７の後に、前述のステップ２０２からステップ２０７の処理を行えば、漏電なしか、漏電箇所が電動機側かバッテリ側かの診断を行うことができる。

図６は、本発明の第３の実施例の車両の漏電検出装置１０３の構成を示す全体構成図である。第３の実施例の車両の漏電検出装置１０３の構成は、漏電検出回路２０Ｂの構成を除いて、図１に示した第１の実施例の車両の漏電検出装置１０１の構成と同じである。そこで、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略すると共に、駆動回路３と駆動回路４及びＬＣフィルタ８については、内部の回路構成の図示を省略した。また、第３の実施例でも電源制御装置１６と、駆動回路３と駆動回路４、リレーシステム２及び電圧検出回路２５との接続は第１の実施例と同じであるので、接続線の図示は省略した。

第３の実施例が第１の実施例と異なるのは、漏電検出回路２０Ｂの構成である。第１の実施例の漏電検出回路２０は、発振回路２１、発振回路２１の信号出力側に直列に接続された検出抵抗２２とコンデンサ２３、検出抵抗２２とコンデンサ２３の結合点に接続されたフィルタ回路２４、及びフィルタ回路２４の出力に接続された電圧検出回路２５を備えている。そして、コンデンサ２３の一端がリレースイッチ１３と駆動回路３の間の負極母線１８に直接接続されていた。

一方、第３の実施例の漏電検出回路２０Ｂは、第１の実施例の漏電検出回路２０におけるコンデンサ２３の一端と、リレースイッチ１３と第１の電動機の駆動回路３の間の負極母線１８とを結ぶ回路の途中にスイッチ５１が設けられている点と、コンデンサ２３の一端が更に、スイッチ５２を介して高電圧バッテリ１の負極とリレースイッチ１３との間の負極母線１８に接続されている点が異なる。

以上のように構成された第３の実施例の車両の漏電検出装置１０３では、漏電検出回路２０Ｂにある電圧検出回路２５の接続先を、リレーシステム２より電動機側にするか、或いは高電圧バッテリ側にするかをスイッチ５１，５２の切り換えにより実現できる。スイッチ５１，５２のオンオフは、電源制御装置１６によって行われる。これにより、漏電箇所が電動機側か高電圧バッテリ側かを区別することができる。この手順を図７に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップ７０１ではリレーシステム２がオンしているか、オフしているかを判定する。リレーシステム２がオンしている場合（ＹＥＳ）はステップ７０２に進み、スイッチ５２をオンする。続くステップ７０４では漏電検出回路２０Ｂの検出電圧が漏電検出閾値より大きいか否かを比較する。第２の実施例と同様に、このときの発振回路２１の発振周波数は数Ｈｚとすることができ、漏電検出閾値は電動機５，６が高電圧バッテリ１に接続されている通常時用の値とすることができる。ステップ７０４において、漏電検出回路２０Ｂの検出電圧が漏電検出閾値より大きいと判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップ７０９に進み、漏電なしの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。一方、ステップ７０４において、漏電検出回路２０Ｂの検出電圧が漏電検出閾値以下であると判定した場合（ＮＯ）はステップ７０８に進み、漏電ありの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。この場合、漏電エリアの特定は行わない。

ステップ７０１の判定でリレーシステム２がオンしていない場合（ＮＯ）はステップ７０３に進み、スイッチ５１をオンする。続くステップ７０５では漏電検出回路２０Ｂの検出電圧が漏電検出閾値より大きいか否かを比較する。第２の実施例と同様に、このときの発振回路２１の発振周波数は数ｋＨｚとすることができ、漏電検出閾値は高電圧バッテリオフ時用の値とすることができる。

ステップ７０５において、漏電検出回路２０Ｂの検出電圧が漏電検出閾値以下であると判定した場合（ＮＯ）は、第１の電動機５と第２の電動機６の何れかに漏電が発生している場合である。よってこの時はステップ７１１に進み、電動機側に漏電ありの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。一方、ステップ７０５において、漏電検出回路２０Ｂの検出電圧が漏電検出閾値より大きいと判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップ７０６に進み、スイッチ５１をオフし、スイッチ５２をオンしてステップ７０７に進む。

ステップ７０７では再び漏電検出回路２０Ｂの検出電圧が漏電検出閾値より大きいか否かを比較する。ステップ７０７において、漏電検出回路２０Ｂの検出電圧が漏電検出閾値以下であると判定した場合（ＮＯ）は、高電圧バッテリ１側に漏電が発生している場合である。よってこの時はステップ７１０に進み、バッテリ側に漏電ありの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。一方、ステップ７０７において、漏電検出回路２０Ｂの検出電圧が漏電検出閾値より大きいと判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップ７０９に進み、漏電なしの診断結果を電圧検出回路２５から電源制御装置１６に送信してこのルーチンを終了する。

図８は、本発明の第４の実施例の車両の漏電検出装置１０４の構成を示す全体構成図である。第４の実施例の車両の漏電検出装置１０４の構成は、図１に示した第１の実施例の車両の漏電検出装置１０１の構成に漏電検出回路６０が追加されたものである。そこで、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略すると共に、駆動回路３と駆動回路４及びＬＣフィルタ８については、内部の回路構成の図示を省略した。また、第４の実施例でも電源制御装置１６と、駆動回路３と駆動回路４、リレーシステム２及び電圧検出回路２５との接続は第１の実施例と同じであるので、接続線の図示は省略した。

第４の実施例では、第１の実施例の漏電検出回路２０に加えて、漏電検出回路６０が追加されている。追加された漏電検出回路６０は、発振回路６１、発振回路６１の信号出力側に直列に接続された検出抵抗６２とコンデンサ６３、検出抵抗６２とコンデンサ６３の結合点に接続されたフィルタ回路６４、及びフィルタ回路６４の出力に接続された電圧検出回路６５を備えている。そして、コンデンサ６３の一端がリレースイッチ１３と高電圧バッテリ１の間の負極母線１８に接続されている。

漏電検出回路２０の発振回路２１の発振周波数は数ｋＨｚであり、漏電検出閾値は、高電圧バッテリオフ時用の値であるので、漏電検出回路６０の発振回路６１の発振周波数は数Ｈｚとすることができ、漏電検出閾値は、電動機５，６が高電圧バッテリ１に接続されている通常時用の値とすることができる。第４の実施例は、第３の実施例の変形例であり、第３の実施例では漏電検出回路２０Ｂが切換スイッチ５１，５２によって切り換えられて負極母線１８の異なる場所に接続されていたが、第４の実施例は、負極母線１８の異なる場所にそれぞれ漏電検出回路２０と漏電検出回路６０が接続されている点が異なるのみである。

以上のように構成された第４の実施例の車両の漏電検出装置１０４では、漏電検出回路２０と漏電検出回路６０のどちらかを動作させるかによって、漏電箇所が電動機側か高電圧バッテリ側かを区別することができる。漏電検出回路２０と漏電検出回路６０のどちらを動作させるかは、電源制御装置１６によって行われる。第４の実施例の車両の漏電検出装置１０４を用いた漏電箇所が電動機側か高電圧バッテリ側かの検出手順は第３の実施例と殆ど同じである。この手順を図９に示すフローチャートを用いて説明する。

前述のように、第４の実施例の車両の漏電検出装置１０４を用いた漏電箇所が電動機側か高電圧バッテリ側かの検出手順は、第３の実施例と殆ど同じであるので、図９に示すフローチャートでは、図７に示したフローチャートの手順と同じ手順には同じステップ番号を付してその説明を省略し、手順が異なる部分のみに新たなステップ番号を付してある。第４の実施例では、ステップ７０１でリレーシステム２がオンしているか、オフしているかを判定した後、リレーシステム２がオンしている場合（ＹＥＳ）に進むステップ７０２の代わりにステップ９０１を実行し、リレーシステム２がオンしていない場合（ＮＯ）に進むステップ７０３の代わりにステップ９０２を実行する。

ステップ９０１では漏電検出回路６０を動作させ、ステップ９０２では漏電検出回路２０を動作させる。漏電検出回路６０を動作させることは、第３の実施例におけるスイッチ５２をオンして、発振回路２１の発振周波数を数Ｈｚとし、漏電検出閾値を電動機５，６が高電圧バッテリ１に接続されている通常時用の値とすることに対応する。また、漏電検出回路２０を動作させることは、第３の実施例におけるスイッチ５１をオンして、発振回路２１の発振周波数を数ｋＨｚとし、漏電検出閾値を高電圧バッテリオフ時用の値とすることに対応する。

そして、第４の実施例の車両の漏電検出装置１０４を用いた漏電箇所が電動機側か高電圧バッテリ側かの検出手順では、第３の実施例におけるステップ７０６の代わりにステップ９０３を実行する。ステップ７０６におけるスイッチ５１をオフしてスイッチ５２をオンすることは、スイッチ１３をオンして漏電検出回路２０を負極母線１８を通じて高電圧バッテリ１の負極に接続することに対応する。以上のステップ９０１〜９０３の検出手順以外の検出手順は第３の実施例における検出手順と全く同じである。

以上本発明の車両の漏電検出装置の実施の対応を第１から第４の実施例に基いて説明したが、以上の実施例以外にも、本発明では以下のような実施例が可能である。
（１）第１の実施例を示す図１の構成において、発振回路２１の低電圧バッテリがオンしており、且つ高電圧バッテリ１が主回路に接続されていない時は、電動機５，６の駆動回路３，４における電力変換回路のキャリア周波数や、電動機４，５の駆動による影響がないため、漏電検出回路２０からフィルタ回路２４を除いた実施例。
（２）第２の実施例を示す図４の構成において、発振回路２１の低電圧バッテリがオンしており、且つ高電圧バッテリ１が主回路に接続されていない時は、電動機５，６の駆動回路３，４における電力変換回路のキャリア周波数や、電動機４，５の駆動による影響がないため、漏電検出回路２０Ａからフィルタ回路２４、３４を除いた実施例。
（３）第４の実施例を示す図８の構成において、通常動作時に漏電検出回路２０と漏電検出回路６０の発振回路２１，６１の発振周波数を合わせ、電圧検出回路２５，６５の両方が検出した電圧を比較することにより、漏電検出回路２０と漏電検出回路６０自体の故障検出を行う実施例。
（４）第４の実施例を示す図８の構成において、通常動作時に漏電検出回路２０と漏電検出回路６０の何れか一方のみを動作させる実施例。

１直流電源（高電圧バッテリ）
２リレーシステム
３第１の電動補の駆動回路
４第２の電動補の駆動回路
５第１の電動機
６第２の電動機
９，１０絶縁地絡抵抗
１１〜１３リレースイッチ
１５電圧計
１６電源制御装置
１７正極母線
１８負極母線
２０，２０Ａ，２０Ｂ，６０漏電検出回路
２１，６１発振回路
２２，３２，６２抵抗
２４，３４，６４フィルタ回路
２５，６５電圧検出回路
４１、４２、５１、５２スイッチ

Claims

リレーシステム（２）を含む正極母線（１７）と負極母線（１８）で直流電源（１）と少なくとも１つの交流電動機（５，６）の駆動回路（３，４）を接続し、両母線間には平滑コンデンサ（７）が接続された車両の漏電検出装置であって、
発振回路（２１）と抵抗（２２）とカプリングコンデンサ（２３）を直列に接続した回路と、前記抵抗（２２）と前記カプリングコンデンサ（２３）の接続点の電圧を検出する電圧検出回路（２５）とを備え、前記カプリングコンデンサ（２３）が前記負極母線（１８）に接続する漏電検出回路（２０）と、
前記平滑コンデンサ（７）の両端電圧を測定する電圧計（１５）と、
前記電圧検出回路（２５）、前記電圧計（１５）、前記発振回路（２１）及び前記リレーシステム（２）に接続する制御装置（１６）を備え、
前記制御装置（１６）は、前記発振回路（２１）の発振周波数及び前記リレーシステム（２）のリレースイッチの接続状態を所定の動作モードに設定し、該動作モードにおける前記電圧検出回路（２５）と前記電圧計（１５）からの電圧の検出値に基いて前記車両における漏電を検出することを特徴とする車両の漏電検出装置。
前記カプリングコンデンサ（２３）は、前記リレーシステム（２）と前記交流電動機の駆動回路（３，４）の間の前記負極母線（１８）に接続することを特徴とする請求項１に記載の車両の漏電検出装置。
前記カプリングコンデンサ（２３）は、切換スイッチ（５１，５２）により、前記リレーシステム（２）と前記駆動回路（３，４）の間の前記負極母線（１８）と、前記リレーシステム（２）と前記直流電源（１）の間の前記負極母線（１８）の何れかに接続されることを特徴とする請求項１に記載の車両の漏電検出装置。
前記漏電検出回路が２組設けられており、一方の漏電検出回路（２０）のカプリングコンデンサ（２３）は、前記リレーシステム（２）と前記交流電動機の駆動回路（３，４）の間の前記負極母線（１８）に接続され、他方の漏電検出回路（６０）のカプリングコンデンサ（６３）は、前記リレーシステム（２）と前記直流電源（１）の間の前記負極母線（１８）に接続されことを特徴とする請求項１に記載の車両の漏電検出装置。
前記漏電検出回路（２０）に、前記発振回路（２１）のノイズ成分を抽出して除去するフィルタ回路（２４、３４）が備えられていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の車両の漏電検出装置。
前記漏電検出回路（２０）に、前記抵抗（２２）とカプリングコンデンサ（２３）に少なくとも１組の抵抗（３２）とカプリングコンデンサ（３３）を直列に接続した回路が並列に接続されており、前記制御回路（１６）は、切換スイッチ（４１，４２）によって前記複数の抵抗（２２、３２）の何れかを前記発振回路（２１）に接続することを特徴とする請求項２に記載の車両の漏電検出装置。
前記制御回路（１６）は、前記リレーシステム（２）にあるリレースイッチ（１１〜１３）が全てオフ状態の第１の動作モード時に漏電状態を検出した場合は、前記交流電動機（５，６）側に漏電が発生していると判定し、前記第１の動作モード時に漏電状態を検出していない状態で、前記リレーシステム（２）が前記負極母線（１８）を通じて前記直流電源（１）を前記駆動回路（３，４）に接続している第２の動作モード時に漏電状態を検出した場合は、前記直流電源（１）側に漏電が発生していると判定することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の車両の漏電検出装置。
前記制御回路（１６）は、前記電圧検出回路（２５）からの電圧の検出値が、その時の動作モードにおける漏電検出閾値を超えている時に漏電状態と判定することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の車両の漏電検出装置。
前記制御回路（１６）は、前記電圧計（１５）からの電圧の検出値が、その時の動作モードにおける前記平滑コンデンサ（７）の電圧範囲にない時に、前記リレーシステム（２）のリレースイッチ（１１〜１３）の何れかに故障があると判定することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の車両の漏電検出装置。
前記制御回路（１６）は、前記第１の動作モード時に行う漏電検出と、前記第２の動作モード時に行う漏電検出とでは、前記発振回路（２１）の発振周波数を変更することを特徴とする請求項７から９の何れか１項に記載の車両の漏電検出装置。
前記制御回路（１６）は、前記第１の動作モード時には前記発振回路（２１）の発振周波数を数ｋＨｚに設定し、前記第２の動作モード時には前記発振回路（２１）の発振周波数を、前記交流電動機の駆動回路（３，４）の電力変換器のキャリア周波数を外した数Ｈｚに設定することを特徴とする請求項１０に記載の車両の漏電検出装置。