JP2010249766A - 車両用漏電検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より信頼性の高い漏電検出を行うことができる車両用漏電検出装置の提供。
【解決手段】車両用漏電検出装置は、車両のシャーシグランドと電気的に絶縁されているバッテリ(1)の電源回路(HV+,HV-)に、周期波形を有する検査信号をカップリングコンデンサ(20)を介して印加する信号印加手段(16,17)と、検査信号を印加したときの応答波形の電位を測定する測定手段(16,17)と、測定された応答波形の電位と許容絶縁抵抗値に基づくリーク判定閾値とに基づいて、電源回路のシャーシグランドへの漏電を判定する判定手段(16)とを備え、リーク判定閾値を、バッテリの電圧の増加変動または減少変動に応じて上昇または低下させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源回路のシャーシグランドへの漏電を検出する車両用漏電検出装置に関する。

従来、ハイブリッド自動車等の電気車に搭載された駆動用電源と車体との地絡を検出する技術として、特許文献１に記載された技術が知られている。

特許文献１に記載された技術では、カップリングコンデンサの一端側に直流電源のプラス端子を接続し、カップリングコンデンサの他端側となる測定点に矩形波パルス信号を印加し、応答波形の振幅に相当する差分電圧を測定し、その差分電圧を閾値と比較することで地絡を検出するようにしている。

特許３７８３６３３号公報

しかしながら、バッテリの電圧が変動すると応答波形の電位が全体的に変化するため、単純に振幅を見ている従来の方法では、地絡が生じて応答波形の振幅が小さくなっているにもかかわらず閾値を越えてしまう場合がある。その結果、地絡判定の信頼性が低下し誤判定をするおそれがあった。

請求項１の発明による車両用漏電検出装置は、車両のシャーシグランドと電気的に絶縁されているバッテリの電源回路に、周期波形を有する検査信号をカップリングコンデンサを介して印加する信号印加手段と、検査信号を印加したときの応答波形の電位を測定する測定手段と、測定された応答波形の電位と許容絶縁抵抗値に基づくリーク判定閾値とに基づいて、電源回路のシャーシグランドへの漏電を判定する判定手段とを備え、リーク判定閾値を、バッテリの電圧の増加変動または減少変動に応じて上昇または低下させることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の車両用漏電検出装置において、検査信号はハイ区間およびロー区間から成る矩形波信号であって、応答波形の１サイクル毎に、応答波形のハイ区間およびロー区間に相当する区間における最大測定値および最小測定値間の代表値を算出し、リーク判定閾値の上限側閾値および下限側閾値を、代表値を中央値に設定して決定することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の車両用漏電検出装置において、判定手段は、応答波形のハイ区間相当区間の最大測定値が上限側閾値を下回り、かつ、応答波形のロー区間相当区間の最小値が下限側閾値を上回った場合にのみ、漏電と判定することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載の車両用漏電検出装置において、漏電の判定を応答波形の１サイクル毎に行い、漏電と判定されたサイクルが所定回数連続した場合に、最終的に漏電が生じていると決定することを特徴とする。
請求項５の発明による車両用漏電検出装置は、車両のシャーシグランドと電気的に絶縁されているバッテリの電圧を抵抗分圧した電圧を測定し、該測定電圧の変化がリーク判定電圧変化よりも大きい場合に、バッテリの電源回路のシャーシグランドへの漏電と判定するＤＣ方式の車両用漏電検出装置と、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用漏電検出装置とを備え、ＤＣ方式の車両用漏電検出装置および請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用漏電検出装置の検出結果に基づいて、最終的な漏電の判定を行うことを特徴とする。

本発明によれば、より信頼性の高い漏電検出を行うことができる。

車両用漏電検出装置の第１の実施の形態を示す図である。 出力波形および応答波形を説明する図である。 リーク判定手順を示すフローチャートを示す図である。 判定テーブルを示す図であり、（ａ）はＡＣ方式の場合、（ｂ）はＡＣ方式とＤＣ方式の両方を用いる場合を示す。 車両用漏電検出装置の第２の実施の形態を示す図である。 リーク発生による電位Ｖo1，Ｖo2の変化を説明する図である。

―第１の実施の形態―
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、第１の実施の形態による車両用漏電検出装置を示す図であり、車両用回転電機の駆動システムに適用した場合を示す。図１に示す駆動システムは、バッテリ１、インバータ装置２、車両駆動用のモータ３、リレー回路、バッテリーコントロールユニット（以下では、ＢＣＵと称する）４を備えている。バッテリ１からの直流電力はインバータ装置２により３相交流電力に変換され、その３相交流電力によりモータ３が駆動される。

バッテリ１は複数の単電池ＢＣを直列接続した組み電池であり、高電圧ラインＨＶ＋，ＨＶ−によりインバータ装置２に接続される。高電圧ラインＨＶ＋，ＨＶ−には、バッテリ１とインバータ装置２との接続および遮断を行うリレー回路が設けられている。リレー回路は、メインリレー１０，１１、サブリレー１２および抵抗１３を備えている。高電圧ラインＨＶ＋，ＨＶ−間には、インバータ装置２と並列に平滑コンデンサ１４が設けられている。高電圧ラインＨＶ＋，ＨＶ−は、通常、車両のシャーシグランドに対して絶縁されている。

インバータ装置２の動作開始時には平滑コンデンサ１４の電荷は略ゼロなので、リレー回路をオンした際の突入電流を防止するために、まず、メインリレー１１とサブリレー１２とをオンして平滑コンデンサ１４をプリチャージする。そして、プリチャージが終了したら、メインリレー１０をオンするとともにサブリレー１２をオフする。プリチャージの電流は抵抗１３を通って平滑コンデンサ１４へ流れ込むので、これによりリレーの溶着が防止できると共に、過大な電流が単電池ＢＣに流れるのを防止することができる。

ＢＣＵ４には、マイコン１６およびリーク検出回路１７が設けられている。ＢＣＵ４のグランドはシャーシグランドに接続されている。リーク検出回路１７は、カップリングコンデンサ２０を介してプラス側の高電圧ラインＨＶ＋に接続されている。マイコン１６はリーク検出パルスとして０−５Ｖの矩形波信号を出力し、カップリングコンデンサ２０の一端（測定点Ａ）に発生する電圧をリーク検出応答として検出することにより、バッテリ１および高電圧ラインＨＶ＋，ＨＶ−の車両側シャーシグランドにリーク（地絡）が発生しているか否かを診断する。

マイコン１６から出力された矩形波信号は、増幅回路２１および抵抗２２を介して測定点Ａに出力される。一方、測定点Ａからのリーク検出応答はオペアンプ２３を介してマイコン１６に入力され、マイコン１６のＡ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されて検出される。マイコン１６は、リーク検出結果をＣＡＮ通信により車両側の上位コントローラ３０へ送信する。

（リーク検出動作の説明）
図２は矩形波信号の出力波形と応答波形とを示す図である。図２（ａ）に示す矩形波信号は、０−５Ｖの振幅を有するデューティ５０％の信号であって、周波数は１０Ｈｚである。なお、これは一例を示したものであり、矩形波信号の振幅，デューティおよび周波数はこれに限るものではない。また、本実施の形態では、カップリングコンデンサ２０をバッテリ１のプラス側の高電圧ラインＨＶ＋に接続しているが、マイナス側の高電圧ラインＨＶ−に接続しても良い。なお、バッテリ１は内部インピーダンスが小さいため、プラス側に接続した場合であってもマイナス側のリークを検出することができる。

図２（ａ）に示すような矩形波信号を、カップリングコンデンサ２０を介して高電圧ラインＨＶ＋に印加すると、マイコン１６のＡ／Ｄ変換部では、図２（ｂ）に示すような波形の信号（応答波形）が検出される。図２（ｂ）の応答波形の下側に示した矢印はＡＤサンプリングのタイミングを示したものであり、例として、サンプリング周期を１０ｍｓとしたときのサンプリングタイミングを示した。サンプリングのタイミングは、少なくとも矩形波出力の立ち上げ／立ち下げの直後のタイミングを含み、応答波形の最大値／最小値を取り込めるように設定される。

図２（ｂ）において、符号Ｈ１〜Ｈ５およびＬ０〜Ｌ５はＡＤ読み取り値を表しており、ＡＤ読み取り値Ｈ１〜Ｈ５は矩形波信号が「Ｈ（５Ｖ）」レベルのときにサンプリングされたものであり、ＡＤ読み取り値Ｌ０〜Ｌ５は矩形波信号が「Ｌ（０Ｖ）」レベルのときにサンプリングされたものである。なお、ＡＤ読み取り値Ｌ０は一つ前のサイクルにおけるＡＤ読み取り値Ｌ５と同一のものである。

一般的に、応答波形はバッテリ１の総電圧（例えば、３００Ｖ程度）に重畳しており、総電圧は、バッテリ１を充放電したりインバータ装置２を駆動したりすると、電圧が上がったり下がったりする。また、上述したようにＢＣＵ４のグランドは車両のシャーシグランドと同電位となっているが、バッテリ１はそれに対して浮いているため、バッテリ１の電位はシャーシグランドに対しては相対的に上がったり下がったりし、そのことも応答波形に影響する。

図２（ｂ）に示す応答波形は、総電圧に変動が無い場合を示したものであり、従来のリーク検出では、リーク発生時に応答波形のリーク発生による振幅の大小を検出してリークの判定をしている。リークが発生すると応答波形の振幅が減少するので、従来は、振幅が閾値の範囲内に入っているか否かによってリークか否かを判定している。

しかし、実際の応答波形は、総電圧の上下の影響を受けて、図２（ｂ）に示す応答波形は図２（ｃ）に示すような波形となる。図２（ｃ）は総電圧が徐々に下がっている場合を示したものであり、応答波形は全体的に下がり気味の傾向にある。その結果、図２（ｂ）では応答波形が閾値範囲内に入っていたが、図２（ｃ）のような波形では、応答波形の振幅が矩形波出力のＨ（ハイレベル）区間の場合とＬ（ローレベル）区間の場合とで異なるため、Ｈ区間かＬ区間の振幅のどちらに着目するかで、リーク発生の判定に違いが出てくる場合があった。そのため、応答波形の振幅が固定された範囲内に入っているか否かでリーク発生を判定する従来の方法では、誤判定のおそれがあった。

そこで、本実施の形態では、図２（ｃ）に示すような応答波形に対して、以下に説明するような判定処理を行うことにより、誤判定が防止できる信頼性の高いリーク検出を行うことができる。

次に、本実施の形態におけるリーク判定処理の手順を、図３のフローチャートおよび図２（ｃ）を用いて説明する。車両が起動されてＢＣＵ４が起動すると、図３のリーク判定処理がスタートする。

ステップＳ１００では、リーク連続発生回数のカウント数ｎを０にリセットする。ステップＳ１１０では、取得されたＡＤ読み取り値Ｌ０，Ｈ１〜Ｈ５に基づいて、Ｈ（ハイレベル）区間における応答波形の中間値Ｈmidを算出する。まず、ＡＤ読み取り値Ｌ０，Ｈ１〜Ｈ５の内から最も値の大きなデータ最大値Ｈmaxとし、最も値の小さなデータを最小値Ｈminとする。そして、最大値Ｈmaxと最小値Ｈminとの中間値、すなわち、Ｈ区間における応答波形の中間値Ｈmid＝（Ｈmax＋Ｈmin）／２を算出する。

ステップＳ１２０では、取得されたＡＤ読み取り値Ｈ５，Ｌ１〜Ｌ５に基づいて、Ｌ（ローレベル）区間における応答波形の中間値Ｌmidを算出する。まず、ＡＤ読み取り値Ｈ５，Ｌ１〜Ｌ５の内から最も値の大きなデータ最大値Ｌmaxとし、最も値の小さなデータを最小値Ｌminとする。そして、Ｈ区間の場合と同様に、最大値Ｌmaxと最小値Ｌminとの中間値（Ｌmax＋Ｌmin）／２を算出し、それをＬ区間における応答波形の中間値Ｌmidとする。

なお、Ｈ区間の最大値Ｈmaxおよび最小値Ｈminを求める際に、そのＨ区間の直前に検出されたＡＤ読み取り値Ｌ０もデータとして使用し、Ｌ区間の最大値Ｌmaxおよび最小値Ｌminを求める際に、そのＬ区間の直前に検出されたＡＤ読み取り値Ｈ５もデータとして使用するのは、上述したように応答波形の最大値／最小値を取り込めるようにするためである。

ステップＳ１３０では、ステップＳ１１０およびＳ１２０で算出したＨ区間およびＬ区間の中間値Ｈmid，Ｌmidの中間値（Ｈmid＋Ｌmid）／２を算出し、それを１サイクル期間における応答波形の中間値Ｍid（代表値）とする。すなわち、中間値Ｍidは、Ｈ区間における最大値Ｈmaxおよび最小値Ｈminと、Ｌ区間における最大値Ｌmaxおよび最小値Ｌminとの中間値（Ｈmax＋Ｈmin＋Ｌmax＋Ｌmin）／４に等しい。

ステップＳ１４０では、この１サイクル期間におけるリーク判定に用いる閾値ＨvthおよびＬvthを算出する。図２（ｃ）に示すように、閾値Ｈvthは応答波形に対する上側の閾値であって、中間値ＭidよりもＡＤthだけ大きな値（Ｈvth＝Ｍid＋ＡＤth）に設定する。一方、閾値Ｌvthは応答波形に対する下側の閾値であって、中間値ＭidよりもＡＤthだけ小さな値（Ｈvth＝Ｍid−ＡＤth）に設定する。ここで、ＡＤthは絶縁抵抗値（リーク抵抗値）の許容値から決まる値であって、その許容絶縁抵抗値のときの応答波形の振幅をＡＤ変換した値が２・ＡＤthに相当する。

ステップＳ１５０では、ステップＳ１１０，Ｓ１２０で求めたＨ区間の最大値ＨmaxおよびＬ区間の最小値Ｌminと、ステップＳ１４０で設定した閾値Ｈvth，Ｌvthに基づいて、Ｈ区間およびＬ区間のフラグをそれぞれ設定する。Ｈ区間のフラグＨflagは、「Ｈmax≧Ｈvth」の条件が満足されるとＨflag＝１に設定される。一方、Ｌ区間のフラグＬflagは、「Ｌmin≦Ｌvth」の条件が満足されるとＬflag＝１に設定される。

ステップＳ１６０では、図４（ａ）に示す判定テーブルを用いて、１サイクルの期間においてリークが発生しているか否かを判定する。判定テーブルの１行目はフラグＨflagおよびＬflagの両方が０の場合である。この場合には、応答波形は図２（ｃ）に示す閾値Ｈvth，Ｌvthで示すラインの内側に入っており、リークが発生していると判定する。これは、例えば、応答波形が図２（ｂ）に示すような状況、すなわち応答波形の中間値が一定で変化しない場合には、振幅が閾値Ｈvth，Ｌvthで示すライン間の幅よりも小さい場合に相当する。

まず、判定テーブルの２行目および３行目について説明する。これは、応答波形が全体的に減少傾向または増加傾向にある場合を考慮して設けられた判定条件である。図２（ｃ）に示すように減少傾向がある場合、Ｈ区間からＬ区間に変化する直前のデータ（ＡＤ読み取り値Ｈ５）は、全体的な減少傾向が無い場合に比べてＡＤ読み取り値の大きさが小さくなる。すなわち、ＡＤ読み取り値Ｌ０からＡＤ読み取り値Ｈ５までの変化が圧縮されたようになる。逆に、Ｌ区間においては、ＡＤ読み取り値Ｈ５からＡＤ読み取り値Ｌ５までの変化が拡大する。

上述したように中間値Ｍidは、Ｈ区間の中間値ＨmidとＬ区間の中間値Ｌmidとの中間値であるため、応答波形の減少傾向に応じて下側に移動させるようにしているが、それでも、応答波形の減少傾向が大きい場合には、図２（ｃ）に示すように、リークが発生していなくても、リークが発生しているかのようにＨ区間の最大値Ｈmaxが閾値Ｈvthを下回る場合がある。なお、図２（ｃ）の応答波形は、リークが発生していない場合の応答波形を示したものである。

一方、Ｌ区間においては、最小値Ｌminは閾値Ｌvthを下回っており、応答波形の減少傾向が大きいほど下回る量も大きくなる。そこで、本実施の形態では、判定テーブルの２行目に示すように、一方のフラグＨflagが０であっても、他方のフラグＬflagが１の場合には、リークが発生していないと判定するようにした。

一方、応答波形全体が増加傾向にある場合には、図２（ｃ）に示す場合とは逆に、リークが発生していない場合であっても最小値Ｌminが閾値Ｌvthを上回る傾向となる。本実施形態ではそのよう場合を考慮し、判定テーブルの３行目に示すように、一方のフラグＬflagが０であっても他方のフラグＨflagが１の場合には、リークが発生していないと判定する。

また、応答波形が閾値Ｈvth，Ｌvthで示すラインの上下方向にはみ出している場合には、すなわち、フラグＨflagおよびＬflagの両方が１の場合には、判定テーブルの４行目に示すようにリークが発生していないと判定する。

ステップＳ１６０において、リークが発生していないと判定された場合にはステップＳ１００へ戻りカウント数ｎをゼロにリセットし、次の１サイクルに関して、ステップＳ１１０からステップＳ１６０までの処理を行う。一方、ステップＳ１６０でリークが発生していると判定された場合には、ステップＳ１７０へ進みリーク連続発生回数ｎを１だけ増加させてｎ＝１とする。

ステップＳ１８０では、リーク連続発生のカウント数ｎが規定回数以上となったか否かを判定し、ｙｅｓと判定された場合にはステップＳ１９０へ進み、リーク異常の信号をＢＣＵ４から上位コントローラ３０へ報告する。一方、ｎｏと判定された場合にはステップＳ１１０へ進んで、次の１サイクルに関して、ステップＳ１１０からステップＳ１６０までの処理を行う。ステップＳ１９０の処理が終了したら、リーク判定の処理プログラムを終了する。なお、ステップＳ１９０でリーク異常と判定されない場合には、ステップＳ１８０までの処理が繰り返し実行され、装置停止とともにリーク判定の処理プログラムを終了する。

ステップＳ１８０における、リーク異常を判定するために規定回数は装置に応じて適宜設定されるが、一例として以下のように設定する。装置起動後、平滑コンデンサ１４のプリチャージが終了してメインリレー１０が投入（オン）されるまでの間は、判定に要する規定回数を２０回、すなわち判定時間を２秒とする。そして、メインリレーが投入された後は、判定時間を５秒（規定回数５０）に変更する。

ここでメインリレー１０が投入されるまでの判定時間をより短くした理由は、リーク異常があった場合にはメインリレー１０をオンしないのが好ましいので、メインリレー１０を投入する前に少なくとも１回はリーク異常判定を行えるようにするために上記のように設定する。よって、装置起動からメインリレー投入までの間の規定回数は、装置起動からメインリレー投入までに要する時間に応じて設定される。

上述したように、ＢＣＵ４のグランドはシャーシグランドになっているが、バッテリ１のグランドは浮いた状態になっているので、起動時とかメインリレーが入ったときに急に電位が変わることで、相対的な電位が極端にずれるときがある。その場合、通常は０−５Ｖの幅に入っている応答波形が上側に張り付いたり下側に張り付いたりすることがある。そのような場合にはリーク判定ができないので、そのため、ステップＳ１１０およびＳ１２０においては、読み取り値が０．０１Ｖ以下または４．９Ｖ以上のデータは無視することにする。また、０．０１Ｖ以下または４．９Ｖ以上のデータが連続して所定時間（例えば、２分）以上継続した場合には、装置に異常があると上位コントローラ３０に報告する。

また、シャーシグランドと電池の電圧が、リレーが繋がった瞬間に過渡的に変化するので、その過渡現象が収まるのに数秒かかるので、その間はリーク診断が行えないので、その間を除外して診断を行う。

上述したリーク抵抗の許容値に対応して設定されるＡＤth値は、あらかじめＢＣＵ４のメモリ内に記憶されている。ところで、このＡＤth値を、異なる複数の許容抵抗値に対応付けてメモリ内に複数記憶させるようにしても良い。電池システムの仕様の違いに応じて選択するようにしても良い。ＡＤth値の切り換えは、上位コントローラ３０からのＣＡＮを介して指令を送信して行うようにする。また、メモリ内に複数のＡＤth値を記憶しておく代わりに、上位コントローラ３０からＡＤth値を送信して、メモリ内のＡＤth値を書き換えるようにしても良い。

以上説明したように、本実施の形態では、１サイクル毎に中間値Ｍidを求め、その中間値Ｍidに対して「Ｍid＋ＡＤth」を上側の閾値Ｈvthとし、「Ｍid−ＡＤth」を下側の閾値Ｌvthとしている。そのため、総電圧の変動等に起因して応答波形全体が増加傾向または減少傾向となっている場合には、中間値Ｍidおよび閾値Ｈvth，Ｌvthも応答波形全体の変化に追従して変化する。その結果、応答波形全体の変化に影響されることなく、より正確にリーク判定を行える。また、応答波形の上下の一方が閾値Ｈvth，Ｌvthの範囲外に出ている場合は、リークが発生していないと判断するので、誤判断を防止することができる。このように、本実施の形態によれば、応答波形全体の変化に影響されることなく、信頼性の高いリーク判定を行うことができる。

図には示していないが、ステップＳ１１０〜Ｓ１３０の計算で、単発ノイズ等による応答波形の異常変動を除外するため、Ｌ０，Ｈ１〜Ｈ５およびＨ５，Ｌ１〜Ｌ５のＡＤ値から、あらかじめそれぞれのＭａｘ値，Ｍｉｎ値を除外した値を用いて一連の計算を行い、中間値Ｍidを求める方法もある。

なお、本実施の形態ではカップリングコンデンサ２０をメインリレー１０に関してインバータ装置側に接続しているが、メインリレー１０に対してバッテリ側に接続しても構わない。この場合、バッテリ側のリークはメインリレー１０のオンオフに関係なく検出することができるが、インバータ側のリークはメインリレー１０をオンしないと検出することができない。

―第２の実施の形態―
図５、６は第２の実施の形態の構成を示す図である。第２の実施の形態における車両用漏電検出装置では、矩形波を印加してリークを検出する第１の実施の形態のリーク検出回路１７に加えて、周知のＤＣ方式のリーク検出回路４０を設け、２つのリーク検出回路１７，４０の検出結果に基づいて、リークが発生しているか否かを総合的に判定するようにした。

ＤＣ方式のリーク検出回路４０は、バッテリ総電圧検出の抵抗分圧回路を兼用し、リークによる総電圧変動を検出することで、高電圧ラインＨＶ＋，ＨＶ−のリーク発生を検出するものである。リーク検出回路１７の詳細については、第１の実施の形態で説明したのでここでは説明を省略し、以下ではリーク検出回路４０について説明する。

図５はＤＣ方式のリーク検出回路４０の一例を示したものであり、バッテリ１の正負両電極間に４つの抵抗Ｒp1，Ｒp2，Ｒn1，Ｒn2が直列接続されている。抵抗Ｒp1，Ｒp2，Ｒn1，Ｒn2は、抵抗値がＲp1＝Ｒn1、Ｒp2＝Ｒn2のように設定され、抵抗Ｒp1＋Ｒp2の分圧と抵抗Ｒn1＋Ｒn2の分圧とが等しくなるように設定されている。この場合、バッテリ１の高電圧ラインＨＶ＋，ＨＶ−はいずれも抵抗Ｒp1，Ｒp2またはＲn1，Ｒn2でＢＣＵ４のＧＮＤへ接続される。ただし、抵抗値は第１の実施の形態のリーク検出回路に影響を与えない様に設定されている。抵抗Ｒp1，Ｒp2の間の電位はアンプ４２に入力され、アンプ４２の出力Ｖo1はマイコン１６に入力される。また、抵抗Ｒn1，Ｒn2の間の電位はアンプ４３に入力され、アンプ４３の出力Ｖo1はマイコン１６に入力される。

抵抗Ｒp2と抵抗Ｒn2との間のＢ点は、基準電源４１によりシャーシグランドに対して基準電位（ここでは、２．５Ｖ）に維持される。なお、ここでは、ＢＣＵ４のＶＣＣは５Ｖとして考えている。そのため、図６に示すように、アンプ４２，４３の電位Ｖo1，Ｖo2は電位２．５Ｖを挟んで上下に現れる。

図６は、リーク発生による電位Ｖo1，Ｖo2の変化を説明する図である。リークが発生していない場合には、抵抗Ｒp1＋Ｒp2の分圧と抵抗Ｒn1＋Ｒn2の分圧とが等しくなるので、電位Ｖo1，Ｖo2は２．５Ｖのラインに対して対称な位置になる。

一方、プラス側の高電圧ラインＨＶ＋とシャーシグランドとの間でリークが発生すると、抵抗Ｒp1＋Ｒp2の分圧は小さくなり、抵抗Ｒn1＋Ｒn2の分圧は大きくなる。例えば、バッテリ１の総電圧が３００Ｖであった場合、リークが発生していないときにはどちらの分圧も１５０Ｖであるが、高電圧ラインＨＶ＋とシャーシグランドとの間でリークが発生すると、抵抗Ｒp1＋Ｒp2の分圧が１００Ｖで抵抗Ｒn1＋Ｒn2の分圧が２００Ｖのように変化する。Ｂ点の電位は基準電源４１により基準電位２．５Ｖに固定されているので、電位Ｖo1，Ｖo2は図６の実線で示すように低下する方向に変化する。

逆に、マイナス側の高電圧ラインＨＶ−とシャーシグランドとの間でリークが発生すると、抵抗Ｒp1＋Ｒp2の分圧は大きくなり、抵抗Ｒn1＋Ｒn2の分圧は小さくなる。その結果、電位Ｖo1，Ｖo2は図６の破線で示すように増加する方向に変化する。

リークの発生に応じてこのように変化する電位Ｖo1，Ｖo2を用いれば、リーク発生が高電圧ラインＨＶ＋，ＨＶ−のいずれであるかが判定できると共に、電位Ｖo1，Ｖo2の変化の大きさから、リーク抵抗が許容値を下回ったか否かを判定することができる。例えば、電位Ｖo1，Ｖo2の変化量が、リーク判定電圧変化よりも大きくなった場合には、リークが発生したと判定する。この場合、電位Ｖo1，Ｖo2のいずれか一方だけでも判定を行うことができる。

なお、電位Ｖo1，Ｖo2のＡ／Ｄサンプリングは、リーク検出回路１７の場合と同様に１０ｍｓとされ、リーク判定時間は例えば２秒とされる。リーク検出回路１７の判定間隔と合わせる様にしても良い。リーク診断は、ＢＣＵ４の起動時から開始される。また、バッテリ１の充電状態が低下し総電圧が所定の基準値を下回った場合には、電位Ｖo1，Ｖo2の変化も小さくなり過ぎて誤診断を招くので、そのような場合にはリーク判定を行わない。また、リーク検出回路１７の場合と同様にリーク判定の基準値を複数用意しておき、上位コントローラ３０からの指示により基準値を切り換えるようにしても良い。

第２の実施の形態では、上述のようにしてＤＣ方式のリーク検出回路４０による判定結果が得られたならば、その結果とリーク検出回路１７の判定結果とを用いて、総合的にリーク異常の判定を行う。図４（ｂ）は総合判定の判定テーブルを示したものであり、ＡＣ方式は前述したリーク検出回路１７による判定を示す。この場合、ＡＣ方式の結果とＤＣ方式の結果をＯＲ条件で判定する。そのため、ＡＣ方式およびＤＣ方式の少なくとも一方でリーク異常と判定された場合には、総合判定はリーク異常と判定する。そして、ＡＣ方式およびＤＣ方式の両方とも正常と判定された場合にのみ、正常と総合判定する。

以上説明したように、第２の実施の形態の車両用漏電検出装置では、検出方式の異なる２つのリーク検出回路１７，４０の結果を用いて総合的にリーク異常を判定しているので、一方のリーク検出回路でしか検出できないようなリークが発生した場合でも、確実にリーク異常を検出することができる。その結果、リーク検出に関する信頼性の向上を図ることができる。例えば、ＤＣ方式の場合、バッテリ１の中点がリークすると検出し難いという欠点があるが、本実施の形態によれば、そのような場合であってもリーク検出回路１７によりリークを検出することができる。

上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態では検査信号として矩形波パルスを印加したが、周期的に変化する信号であれば矩形波でなくても構わない。

１：バッテリ、２：インバータ装置、３：モータ、４：バッテリーコントロールユニット、１４：平滑コンデンサ、１６：マイコン、１７，４０：リーク検出回路、２０：カップリングコンデンサ、３０：上位コントローラ、ＢＣ：単電池、ＨＶ＋，ＨＶ−：高電圧ライン

Claims (5)

1. 車両のシャーシグランドと電気的に絶縁されているバッテリの電源回路に、周期波形を有する検査信号をカップリングコンデンサを介して印加する信号印加手段と、
   前記検査信号を印加したときの応答波形の電位を測定する測定手段と、
   前記測定された応答波形の電位と許容絶縁抵抗値に基づくリーク判定閾値とに基づいて、前記電源回路の前記シャーシグランドへの漏電を判定する判定手段とを備え、
   前記リーク判定閾値を、前記バッテリの電圧の増加変動または減少変動に応じて上昇または低下させることを特徴とする車両用漏電検出装置。
2. 請求項１に記載の車両用漏電検出装置において、
   前記検査信号はハイ区間およびロー区間から成る矩形波信号であって、
   前記応答波形の１サイクル毎に、前記応答波形の前記ハイ区間およびロー区間に相当する区間における最大測定値および最小測定値間の代表値を算出し、前記リーク判定閾値の上限側閾値および下限側閾値を、前記代表値を中央値に設定して決定することを特徴とする車両用漏電検出装置。
3. 請求項２に記載の車両用漏電検出装置において、
   前記判定手段は、前記応答波形の前記ハイ区間相当区間の最大測定値が前記上限側閾値を下回り、かつ、前記応答波形の前記ロー区間相当区間の最小値が前記下限側閾値を上回った場合にのみ、漏電と判定することを特徴とする車両用漏電検出装置。
4. 請求項３に記載の車両用漏電検出装置において、
   前記漏電の判定を前記応答波形の１サイクル毎に行い、前記漏電と判定されたサイクルが所定回数連続した場合に、最終的に漏電が生じていると決定することを特徴とする車両用漏電検出装置。
5. 車両のシャーシグランドと電気的に絶縁されているバッテリの電圧を抵抗分圧した電圧を測定し、該測定電圧の変化がリーク判定電圧変化よりも大きい場合に、前記バッテリの電源回路の前記シャーシグランドへの漏電と判定するＤＣ方式の車両用漏電検出装置と、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用漏電検出装置とを備え、
   前記ＤＣ方式の車両用漏電検出装置および前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用漏電検出装置の検出結果に基づいて、最終的な漏電の判定を行うことを特徴とする車両用漏電検出装置。

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