(57)【要約】【課題】電気系統の絶縁抵抗の低下の検出において、電気系統の電圧変動による誤検出を抑制する。【解決手段】絶縁抵抗低下検出装置は、車両１００に搭載された回路系７０の絶縁抵抗の低下を検出する。絶縁抵抗低下検出装置は、検出器４２と、制御装置３０とを備える。検出器４２は、回路系７０に与えられた交流信号を検出する。制御装置３０は、なまし処理部３１と、予測部３２と、判定部３４とを含む。なまし処理部３１は、検出器４２の出力から高周波成分を取り除くなまし処理を行う。予測部３２は、なまし処理が施された信号の大きさに基づいて絶縁抵抗の低下を予測する。判定部３４は、なまし処理部３１によって絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、検出器４２の出力の大きさに基づいて絶縁抵抗の低下を判定する。【選択図】図１
2014059158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するための絶縁抵抗低下検出装置であって、
前記電気系統に与えられた交流信号を検出する検出器と、
前記検出器の出力に基づいて前記絶縁抵抗の低下を検出するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記検出器の出力から高周波成分を取り除くなまし処理を行うなまし処理部と、
前記なまし処理が施された信号の大きさに基づいて前記絶縁抵抗の低下を予測する予測部と、
前記予測部によって前記絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、前記検出器の出力の大きさ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、絶縁抵抗低下検出装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電気系統を制御する制御部をさらに含み、
前記制御部は、前記予測部によって前記絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、前記電気系統の電圧変動量を抑制するように前記電気系統を制御する、請求項１に記載の絶縁抵抗低下検出装置。
【請求項３】
前記電気系統は、
蓄電装置と、
負荷と、
前記蓄電装置からの電圧を変換して前記負荷へ出力する昇圧コンバータとを含み、
前記制御部は、前記予測部によって前記絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、前記負荷へ出力される電圧を所定の電圧に維持するように前記昇圧コンバータを制御する、請求項２に記載の絶縁抵抗低下検出装置。
【請求項４】
前記所定の電圧は、前記昇圧コンバータが変換可能な上限電圧である、請求項３に記載の絶縁抵抗低下検出装置。
【請求項５】
前記電気系統は、
３相モータと、
前記３相モータを駆動する３相インバータとを含み、
前記制御部は、３相変調と、３相のうちの１相を固定し他の２相に対して変調を行なう２相変調とを切替えて前記３相インバータを制御し、前記予測部によって前記絶縁抵抗が低下していると予測された場合に前記２相変調が実行されているときは、前記３相変調を実行するように前記３相インバータを制御する、請求項２に記載の絶縁抵抗低下検出装置。
【請求項６】
前記電気系統は、
３相モータと、
前記３相モータを駆動する３相インバータとを含み、
前記制御部は、前記３相モータの回転数が所定値を上回ると、３相のうちの１相を固定し他の２相に対して変調を行なう２相変調から３相変調へと切替えて前記３相インバータを制御し、前記予測部によって前記絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、前記３相モータの回転数が前記所定値よりも高くなるように前記３相インバータを制御する、請求項２に記載の絶縁抵抗低下検出装置。
【請求項７】
前記３相モータは、車室内の空調を行うためのコンプレッサを駆動する、請求項５または６に記載の絶縁抵抗低下検出装置。
【請求項８】
前記検出器は、前記交流信号の波高値を前記制御装置へ出力する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の絶縁抵抗低下検出装置。
【請求項９】
請求項１に記載の絶縁抵抗低下検出装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、絶縁抵抗低下検出装置およびそれを備える車両に関し、特に、車両に搭載された電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するための絶縁抵抗低下検出装置およびそれを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００９−３００４００号公報（特許文献１）は、絶縁抵抗検出装置を開示している。この絶縁抵抗検出装置は、発振回路と、高電圧回路に接続されるカップリングコンデンサと、カップリングコンデンサおよび発振回路間に接続される検出抵抗と、カップリングコンデンサおよび検出抵抗間の電位を検出する電位検出手段と、車体および高電圧回路間の絶縁低下を判定する絶縁判定手段とを備える。
【０００３】
この絶縁抵抗検出装置においては、絶縁判定手段は、電位検出手段が検出した電位の振幅が所定の有効範囲にない場合には、絶縁低下の検出を誤検出であると判定する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３００４００号公報
【特許文献２】特開２００７−２０９１５８号公報
【特許文献３】特開２００７−１０１４２４号公報
【特許文献４】特開２００３−２５５０１２号公報
【特許文献５】特開２００６−２０８２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような絶縁抵抗検出装置では、検出された電位の振幅が所定の有効範囲内にある場合であっても、電気系統の電圧変動によって、絶縁低下が誤検出される可能性がある。
【０００６】
それゆえに、この発明の目的は、電気系統の絶縁抵抗の低下の検出において、電気系統の電圧変動による誤検出を抑制する絶縁抵抗低下検出装置およびそれを備える車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、絶縁抵抗低下検出装置は、車両に搭載された電気系統の絶縁抵抗の低下を検出する。絶縁抵抗低下検出装置は、検出器と、制御装置とを備える。検出器は、電気系統に与えられた交流信号を検出する。制御装置は、検出器の出力に基づいて絶縁抵抗の低下を検出する。制御装置は、なまし処理部と、予測部と、判定部とを含む。なまし処理部は、検出器の出力から高周波成分を取り除くなまし処理を行う。予測部は、なまし処理が施された信号の大きさに基づいて絶縁抵抗の低下を予測する。判定部は、予測部によって絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、検出器の出力の大きさに基づいて絶縁抵抗の低下を判定する。
【０００８】
好ましくは、制御装置は、制御部をさらに含む。制御部は、予測部によって絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、電気系統の電圧変動量を抑制するように電気系統を制御する。
【０００９】
好ましくは、電気系統は、蓄電装置と、負荷と、昇圧コンバータとを含む。昇圧コンバータは、蓄電装置からの電圧を変換して負荷へ出力する。制御部は、予測部によって絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、負荷へ出力する電圧を所定の電圧に維持するように昇圧コンバータを制御する。
【００１０】
好ましくは、所定の電圧は、昇圧コンバータが変換可能な上限電圧である。
好ましくは、電気系統は、３相モータと、３相インバータとを含む。３相インバータは、３相モータを駆動する。制御部は、３相変調と、３相のうちの１相を固定し他の２相に対して変調を行なう２相変調とを切替えて３相インバータを制御し、予測部によって絶縁抵抗が低下していると予測された場合に２相変調が実行されているときは、３相変調を実行するように３相インバータを制御する。
【００１１】
好ましくは、電気系統は、３相モータと、３相インバータとを含む。３相インバータは、３相モータを駆動する。制御部は、３相モータの回転数が所定値を上回ると、３相のうちの１相を固定し他の２相に対して変調を行なう２相変調から３相変調へと切替えて３相インバータを制御し、予測部によって絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、３相モータの回転数が所定値よりも高くなるように３相インバータを制御する。
【００１２】
好ましくは、３相モータは、車室内の空調を行うためのコンプレッサを駆動する。
好ましくは、検出器は、交流信号の波高値を制御装置へ出力する。
【００１３】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの絶縁抵抗低下検出装置を備える。
【発明の効果】
【００１４】
この発明においては、検出器が検出した信号から高周波成分が取り除かれた信号を用いて、絶縁抵抗の低下が予測される。そして、絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、絶縁抵抗の低下が検出器からの信号に基づいて判定される。これにより、電気系統の急峻な電圧変動の影響を低減することができる。したがって、この発明によれば、電気系統の絶縁抵抗の低下の検出において、電気系統の電圧変動による誤検出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１による絶縁抵抗低下検出装置を備える車両の構成を示す図である。
【図２】図１に示す検出器の構成図である。
【図３】図１に示す制御装置の絶縁抵抗低下検出に関する機能ブロック図である。
【図４】図１に示す制御装置の絶縁抵抗低下検出の内容を説明するための図である。
【図５】図１に示す制御装置で実行される絶縁抵抗低下検出に関する処理を説明するフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２による絶縁抵抗低下検出装置を備える車両の構成を示す図である。
【図７】図６に示す制御装置の絶縁抵抗低下検出に関する機能ブロック図である。
【図８】図６に示す制御装置で実行される絶縁抵抗低下検出に関する処理を説明するフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態２の変形例による絶縁抵抗低下検出装置が備える制御装置で実行される絶縁抵抗低下検出に関する処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下において、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。
【００１７】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による絶縁抵抗低下検出装置を備える車両の構成を示す図である。図１を参照して、車両１００は、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置３と、車輪２とを備える。また、車両１００は、蓄電装置Ｂと、平滑コンデンサＣ１と、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）５と、検出器４２と、制御装置３０とをさらに備える。また、車両１００は、電圧センサ１０，２１と、電流センサ１１とをさらに備える。
【００１８】
この車両１００は、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ２を動力源として走行する。動力分割装置３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する。動力分割装置３は、たとえば、サンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を含む。この３つの回転軸は、エンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なお、モータジェネレータＭＧ１の回転シャフトを中空にし、その中をエンジン４の動力シャフトを貫通させることによってモータジェネレータＭＧ２、動力分割装置３、モータジェネレータＭＧ１、エンジン４を直線上に配置することができる。
【００１９】
また、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪２に結合されている。また、動力分割装置３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。
【００２０】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、三相モータであり、たとえば、三相の永久磁石同期モータである。モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４により駆動される発電機として用いられるとともに、エンジン４を始動することが可能な電動機としても用いられる。モータジェネレータＭＧ１が発電することにより得られる電力は、たとえばモータジェネレータＭＧ２の駆動に用いられる。モータジェネレータＭＧ２は、主として車両１００の駆動輪（車輪２）を駆動する電動機として用いられる。
【００２１】
蓄電装置Ｂは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池、燃料電池、あるいはキャパシタなどによって構成される。蓄電装置Ｂは、ＰＣＵ５へ電力を供給し、また、電力回生時には、ＰＣＵ５によって充電される。電圧センサ１０は、蓄電装置Ｂの端子間の電圧ＶＢを検出して制御装置３０へ出力する。電流センサ１１は、蓄電装置Ｂに流れる電流ＩＢを検出して制御装置３０へ出力する。
【００２２】
平滑コンデンサＣ１は、正極ラインＰＬ１および負極ラインＮＬ間に接続される。電圧センサ２１は、平滑コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬを検出して制御装置３０へ出力する。
【００２３】
ＰＣＵ５は、昇圧コンバータ１２と、平滑コンデンサＣ２と、電圧センサ１３と、電流センサ２４，２５と、インバータ１４，２２とを含む。昇圧コンバータ１２は、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。平滑コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑コンデンサＣ２の端子間電圧（電圧ＶＨ）を検出して制御装置３０へ出力する。インバータ１４，２２は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動する。
【００２４】
昇圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）を含む。リアクトルＬ１の一方端は、正極ラインＰＬ１に接続される。リアクトルＬ１の他方端は、スイッチング素子Ｑ１のエミッタおよびスイッチング素子Ｑ２のコレクタ間に接続される。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、正極ラインＰＬ２および負極ラインＮＬ間に直列に接続される。
【００２５】
ダイオードＤ１，Ｄ２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続される。ダイオードＤ１のカソードは、スイッチング素子Ｑ１のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のアノードは、スイッチング素子Ｑ１のエミッタに接続される。ダイオードＤ２のカソードは、スイッチング素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ２のアノードは、スイッチング素子Ｑ２のエミッタに接続される。
【００２６】
インバータ１４は、昇圧コンバータ１２から昇圧された電圧を受けて、エンジン４を始動させるためにモータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される機械的動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２へ出力する。このとき、昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。
【００２７】
インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、正極ラインＰＬ２と負極ラインＮＬとの間に並列に接続される。
【００２８】
Ｕ相アーム１５は、正極ラインＰＬ２と負極ラインＮＬとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードは、スイッチング素子Ｑ３のコレクタに接続される。ダイオードＤ３のアノードは、スイッチング素子Ｑ３のエミッタに接続される。ダイオードＤ４のカソードは、スイッチング素子Ｑ４のコレクタに接続される。ダイオードＤ４のアノードは、スイッチング素子Ｑ４のエミッタに接続される。
【００２９】
Ｖ相アーム１６は、正極ラインＰＬ２と負極ラインＮＬとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードは、スイッチング素子Ｑ５のコレクタに接続される。ダイオードＤ５のアノードは、スイッチング素子Ｑ５のエミッタに接続される。ダイオードＤ６のカソードは、スイッチング素子Ｑ６のコレクタに接続される。ダイオードＤ６のアノードは、スイッチング素子Ｑ６のエミッタに接続される。
【００３０】
Ｗ相アーム１７は、正極ラインＰＬ２と負極ラインＮＬとの間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８と、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードは、スイッチング素子Ｑ７のコレクタに接続される。ダイオードＤ７のアノードは、スイッチング素子Ｑ７のエミッタに接続される。ダイオードＤ８のカソードは、スイッチング素子Ｑ８のコレクタに接続される。ダイオードＤ８のアノードは、スイッチング素子Ｑ８のエミッタに接続される。
【００３１】
モータジェネレータＭＧ１のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３つのコイルは、各々一方端が中点に共に接続されている。Ｕ相コイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードに接続される。Ｖ相コイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードに接続される。Ｗ相コイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードに接続される。
【００３２】
電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。
【００３３】
インバータ２２は、昇圧コンバータ１２が出力する直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ２へ出力する。インバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２へ出力する。このとき、昇圧コンバータ１２は、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。インバータ２２の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。
【００３４】
検出器４２は、蓄電装置ＢおよびＰＣＵ５を含む電気系統と、車両１００のＧＮＤとの間の絶縁抵抗の低下を検出するために設けられる。検出器４２は、負極ラインＮＬに接続される。検出器４２は、所定の周波数を有する交流信号を負極ラインＮＬに出力し、絶縁抵抗の低下に応じて波高値が低下する信号Ｖｋを制御装置３０へ出力する。なお、検出器４２の構成については、後ほど説明する。
【００３５】
制御装置３０は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２と、モータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２と、電圧ＶＢ，ＶＬ，ＶＨの各値と、電流ＩＢの値と、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２と、起動指示ＩＧとを受ける。起動指示ＩＧは、車両１００の起動時に運転者がイグニッションスイッチをオンすることによってオフ状態からオン状態に切換わる。起動指示ＩＧは、車両１００の動作停止時に運転者がイグニッションスイッチをオフすることによってオン状態からオフ状態に切換わる。
【００３６】
制御装置３０は、起動指示ＩＧがオフ状態からオン状態に切換ると、実際に出力されるトルクがトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２に一致するようにＰＣＵ５を制御する。このとき、制御装置３０は、電圧ＶＨを所望の電圧に制御するための信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１に印加する交流電圧を生成するための信号ＰＷＩ１をインバータ１４へ出力する。制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ２に印加する交流電圧を生成するための信号ＰＷＩ２をインバータ２２へ出力する。
【００３７】
制御装置３０は、後述する方法によって、検出器４２から受ける信号Ｖｋに基づいて、絶縁抵抗の低下の有無を検知する。ここで、制御装置３０は、まず、信号Ｖｋから高周波成分を取り除くなまし処理を行う。そして、制御装置３０は、なまし処理によって得られた信号の大きさがしきい値よりも低下した場合に、電圧ＶＨの変動量を抑制するように昇圧コンバータ１２を制御する。制御装置３０は、電圧ＶＨの変動量を抑制する制御が実行されているときに検出器４２が検出した信号Ｖｋに基づいて、絶縁抵抗の低下を検出する。
【００３８】
車両１００は、警告ランプ６０をさらに備える。制御装置３０は、絶縁抵抗の低下が生じていると判定した場合には、信号ＥＭＧを生成して警告ランプ６０へ出力する。警告ランプ６０は、信号ＥＭＧに応じて点灯する。これにより、運転者は、絶縁抵抗の低下が生じていることを知ることができる。
【００３９】
図２は、図１に示す検出器４２の構成図である。図１および図２を参照して、検出器４２は、交流電源６１と、抵抗６２と、コンデンサ６３と、バンドパスフィルタ６４と、ピークホールド回路６５とを含む。
【００４０】
交流電源６１および抵抗６２は、ノードＮ１と、接地ノードＧＮＤ（車両のシャーシ）との間に直列に接続される。コンデンサ６３は、ノードＮ１と、蓄電装置Ｂの負極との間に接続される。なお、図１において蓄電装置Ｂに接続される回路の全体を、図２では回路系７０として示す。
【００４１】
検出器４２において、交流電源６１は、低周波数（たとえば、２．５Ｈｚ）の交流信号を出力する。そして、バンドパスフィルタ６４は、ノードＮ１上の交流信号を受け、その受けた交流信号から所定周波数（たとえば、２．５Ｈｚ）の成分だけを抽出してピークホールド回路６５へ出力する。ピークホールド回路６５は、バンドパスフィルタ６４から受けた交流信号のピークをホールドし、そのホールドした信号Ｖｋを制御装置３０へ出力する。すなわち、信号Ｖｋは、バンドパスフィルタ６４から受けた交流信号の波高値を表す信号である。
【００４２】
回路系７０は、接地ノードＧＮＤに対して電気的に絶縁されている。しかしながら、何らかの要因によって、回路系７０および接地ノードＧＮＤ間の絶縁抵抗が低下する場合がある。この場合、回路系７０および接地ノードＧＮＤ間のインピーダンスが低下するので、ノードＮ１における電圧が低下する。したがって、制御装置３０は、信号Ｖｋの大きさに基づいて、絶縁抵抗の低下の有無を判定することができる。
【００４３】
ここで、回路系７０の動作状態によって、ノードＮ１における電圧が影響を受ける場合がある。たとえば、制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の負荷に応じて、回路系７０における電圧である電圧ＶＨを運転に適切な電圧値に可変する制御を行う。このため、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の負荷が変動すると、電圧ＶＨも変動する。特に、エンジン４の駆動力によってモータジェネレータＭＧ１が発電を行い、この発電電力によって蓄電装置Ｂを充電する場合において、エンジン４の駆動力が急峻に変動すると、モータジェネレータＭＧ１の負荷が変動する。その結果、電圧ＶＨの値に急峻な変動が発生する。
【００４４】
このような電圧ＶＨの急峻な変動が検出器４２に伝播することによって、ノードＮ１における電圧が変動する。このため、絶縁抵抗が低下していない場合であっても、制御装置３０は、ノードＮ１における電圧の変動によって、絶縁抵抗が低下していると誤判定する可能性がある。これに対し、電圧ＶＨが変動している場合に絶縁抵抗の検出を行わないとすると、検出の機会が減少するという問題がある。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、絶縁抵抗の低下の予兆を捉えて、絶縁抵抗の低下が予測される。絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、回路系７０の電圧変動を抑制する処理が行われる。そして、回路系７０の電圧変動が抑制された状態で、絶縁抵抗の低下を判定する。よって、回路系７０の電圧変動による誤判定を防止することができる。また、回路系７０の電圧が強制的に安定させられるため、絶縁抵抗の低下を判定する機会を確保することができる。以下、絶縁抵抗の低下の検出について詳細に説明する。
【００４６】
図３は、図１に示す制御装置３０の絶縁抵抗低下検出に関する機能ブロック図である。図４は、図１に示す制御装置３０の絶縁抵抗低下検出の内容を説明するための図である。この制御装置３０は、ソフトウェアでもハードウエアでも実現が可能である。
【００４７】
図３および図４を参照して、制御装置３０は、なまし処理部３１と、予測部３２と、昇圧コンバータ制御部３３と、判定部３４とを含む。
【００４８】
なまし処理部３１は、検出器４２（図１）から信号Ｖｋを受ける。なまし処理部３１は、信号Ｖｋから高周波成分を取り除くなまし処理を行う。具体的には、なまし処理部３１は、所定の時定数Ｘを有するローパスフィルタを用いて信号Ｖｋから信号Ｖｆを生成する。なまし処理部３１は、次式を用いて、ソフトウェアによるなまし処理（フィルタ処理）を行う。
【００４９】
Ｖｆ（今回値）＝Ｖｆ（前回値）＋｛Ｖｋ−Ｖｆ（前回値）｝／Ｘ  …（１）
なまし処理部３１は、制御周期Δｔ毎に上記の計算を行う。なまし処理を行うことによって、時刻ｔ１において信号Ｖｋの変動量ΔＶが発生すると、時刻ｔ２における信号Ｖｆの変化量は、ΔＶ／Ｘとなる。なまし処理部３１は、生成した信号Ｖｆを予測部３２へ出力する。このようになまし処理を行うことによって、信号Ｖｋから急峻な電圧変動による影響を取り除くことができる。
【００５０】
予測部３２は、なまし処理部３１から受けた信号Ｖｆに基づいて、絶縁抵抗が低下している否かを予測する。具体的には、予測部３２は、信号Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ以下である状態が所定時間継続したときに、絶縁抵抗が低下していると予測する。予測部３２は、予測結果を示す信号ＳＩＧ１を昇圧コンバータ制御部３３へ出力する。
【００５１】
昇圧コンバータ制御部３３は、予測部３２から受けた信号ＳＩＧ１に基づいて、昇圧コンバータ１２を制御する。具体的には、昇圧コンバータ制御部３３は、予測部３２によって絶縁抵抗が低下していると予測される場合に、電圧ＶＨを所定の電圧に維持するように昇圧コンバータ１２を制御する。これにより、電圧ＶＨの変動を抑制することができる。
【００５２】
また、昇圧コンバータ制御部３３は、電圧ＶＨを最大値に維持するように昇圧コンバータ１２を制御することが好ましい。この場合、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の負荷が上昇しても、電圧ＶＨを変更する必要がない。よって、回路系７０の電圧変動を確実に抑制することができる。
【００５３】
昇圧コンバータ制御部３３は、昇圧コンバータ１２を制御するための信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１２へ出力する。また、昇圧コンバータ制御部３３は、上記制御が実行されているか否かを示す信号ＳＩＧ２を判定部３４へ出力する。
【００５４】
判定部３４は、昇圧コンバータ制御部３３から受けた信号ＳＩＧ２に基づいて、絶縁抵抗の低下の判定を行う。具体的には、判定部３４は、信号ＳＩＧ２が電圧ＶＨを所定の電圧に維持する制御が実行されていることを示す場合に、信号Ｖｋがしきい値Ｖｊよりも小さいときに、絶縁抵抗の低下が生じていると判定する。判定部３４は、絶縁抵抗の低下が生じているか否かを示す信号ＥＭＧを生成して警告ランプ６０へ出力する。なお、しきい値Ｖｊは、しきい値Ｖｔｈと同じ値であってもよいし、しきい値Ｖｔｈと異なる値であってもよい。
【００５５】
図５は、図１に示す制御装置３０で実行される絶縁抵抗低下検出に関する処理を説明するフローチャートである。なお、図５，図８および図９に示されるフローチャート中の各ステップについては、制御装置３０に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期もしくは所定の条件が成立したことに応答して実行されることによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００５６】
図５を参照して、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１０において、制御装置３０は、自己回路チェックの実行中であるか否かを判定する。自己回路チェックは、絶縁抵抗の低下を検出するための回路が正常に動作するか否かを判定するための処理である。具体的には、回路系７０に代えて予め用意された抵抗に検出器４２が接続され、制御装置３０は、このときに得られる信号Ｖｋに基づいて回路が正常に動作するか否かを判定する。自己回路チェックの実行中であると判定された場合は（Ｓ１０にてＹＥＳ）、制御装置３０は、絶縁抵抗低下検出の処理を終了する。
【００５７】
自己回路チェックの実行中でないと判定された場合は（Ｓ１０にてＮＯ）、制御装置３０は、なまし処理によって得られた信号Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ以下であるか否かを判定する（Ｓ２０）。信号Ｖｆがしきい値Ｖｔｈよりも大きいと判定された場合は（Ｓ２０にてＮＯ）、制御装置３０は、絶縁抵抗低下検出の処理を終了する。
【００５８】
信号Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ以下であると判定された場合は（Ｓ２０にてＹＥＳ）は、制御装置３０は、信号Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ以下である状態が所定時間継続したか否かを判定する（Ｓ３０）。信号Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ以下である状態が所定時間継続していないと判定された場合は（Ｓ３０にてＮＯ）、制御装置３０は、絶縁抵抗低下検出の処理を終了する。
【００５９】
信号Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ以下である状態が所定時間継続したと判定された場合は（Ｓ３０にてＹＥＳ）、制御装置３０は、電圧ＶＨの目標電圧を最大値に設定する（Ｓ４０）。なお、上記最大値は、昇圧コンバータ１２が変換可能な上限電圧である。
【００６０】
続いてＳ５０において、制御装置３０は、絶縁抵抗の低下の有無を判定する。具体的には、制御装置３０は、信号Ｖｋがしきい値Ｖｊ以下であるときに、絶縁抵抗の低下が生じていると判定し、信号ＥＭＧを生成して警告ランプ６０へ出力する。
【００６１】
以上のように、この実施の形態１においては、検出器４２が検出した信号Ｖｋから高周波成分が取り除かれた信号Ｖｆを用いて、絶縁抵抗の低下が予測される。そして、絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、検出器４２が検出した信号Ｖｋに基づいて絶縁抵抗が低下している否かが判定される。これにより、回路系７０の急峻な電圧変動の影響を低減することができる。したがって、この実施の形態１によれば、回路系７０の絶縁抵抗の低下の検出において、回路系７０の電圧変動による誤検出を抑制することができる。
【００６２】
また、この実施の形態１においては、制御装置３０は、絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、回路系７０の電圧変動量を抑制するように回路系７０を制御する。これにより、回路系７０の電圧変動量が低下した状態で、絶縁抵抗の低下を判定することができる。
【００６３】
また、この実施の形態１においては、絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、電圧ＶＨが回路系７０における上限電圧となるように昇圧コンバータ１２が制御される。これにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の負荷が上昇しても、電圧ＶＨを変更する必要がない。よって、回路系７０の電圧変動を確実に抑制することができる。
【００６４】
［実施の形態２］
図６は、この発明の実施の形態２による絶縁抵抗低下検出装置を備える車両の構成を示す図である。図６を参照して、車両１００Ａは、実施の形態１の構成に加えて、エアコン５２と、３相インバータ５０とをさらに備える。なお、車両１００Ａは、昇圧コンバータ１２が設けられずに構成されてもよい。
【００６５】
エアコン５２は、３相モータＭＡを含む。３相モータＭＡは、たとえば、三相の永久磁石同期モータである。３相モータＭＡは、コンプレッサに動力を与えるためのものである。
【００６６】
３相インバータ５０は、蓄電装置Ｂからの電力を用いて３相モータＭＡを駆動する。３相インバータ５０は、制御装置３０Ａから受ける信号ＰＷＡに基づいて正極ラインＰＬ１と負極ラインＮＬとの間の直流電圧を三相交流に変換して３相モータＭＡへ出力する。３相インバータ５０の内部の構成は、図示しないがインバータ１４と同様であり、詳細な説明は繰返さない。
【００６７】
制御装置３０Ａは、３相インバータ５０を制御するための信号ＰＷＡを３相インバータ５０へ出力する。また、制御装置３０Ａは、動作禁止を指示する信号ＳＴＰを３相インバータ５０へ出力する。
【００６８】
以上のような構成において、制御装置３０Ａは、２相変調と３相変調とを切替えて３相インバータ５０を制御する。２相変調とは、３相のうちの１相を固定し他の２相に対して変調を行なう変調方法である。３相変調とは、３相すべてに対して変調を行なう変調方法である。２相変調では、３相のうちの１相が固定されるため、スイッチング損失を低減することができる。
【００６９】
しかしながら、２相変調を用いて３相インバータ５０が制御される場合は、３相変調の場合に比べて、接地ノードＧＮＤに対する回路系７０の電圧が低周波で変動する場合がある。この場合、上記のような電圧変動が検出器４２に伝播することによって、ノードＮ１における電圧が変動する。このため、絶縁抵抗が低下していない場合であっても、制御装置３０Ａは、ノードＮ１における電圧の変動によって、絶縁抵抗が低下していると誤判定する可能性がある。
【００７０】
そこで、本実施の形態では、絶縁抵抗の低下の予兆を捉えて、絶縁抵抗の低下が予測される。絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、２相変調による３相インバータ５０の制御を禁止され、３相変調によって３相インバータ５０が制御される。これにより、接地ノードＧＮＤに対する回路系７０の電圧変動が抑制される。そして、回路系７０の電圧変動が抑制された状態で、絶縁抵抗の低下を判定する。これにより、回路系７０の電圧変動によって、絶縁抵抗の低下を誤判定することを防止することができる。
【００７１】
図７は、図６に示す制御装置３０Ａの絶縁抵抗低下検出に関する機能ブロック図である。図７を参照して、制御装置３０Ａは、実施の形態１の構成に対して、昇圧コンバータ制御部３３に代えて、エアコン制御部３５を含む。なお、なまし処理部３１、予測部３２、および判定部３４については、実施の形態１と同様であるので説明を繰り返さない。
【００７２】
エアコン制御部３５は、予測部３２から受けた信号ＳＩＧ１に基づいて、３相インバータ５０を制御する。具体的には、エアコン制御部３５は、絶縁抵抗が低下していると予測される場合に、３相変調によって３相インバータ５０を制御する。すなわち、エアコン制御部３５は、２相変調が実行されている場合に、３相変調を実行するように３相インバータ５０を制御する。これにより、回路系７０の電圧変動を抑制することができる。エアコン制御部３５は、３相インバータ５０を制御するための信号ＳＴＰ，ＰＷＡを３相インバータ５０へ出力する。また、エアコン制御部３５は、上記制御が実行されているか否かを示す信号ＳＩＧ２を判定部３４へ出力する。これにより、判定部３４は、実施の形態１と同様に信号ＳＩＧ２に基づいて、絶縁抵抗の低下の判定を行うことができる。
【００７３】
図８は、図６に示す制御装置３０Ａで実行される絶縁抵抗低下検出に関する処理を説明するフローチャートである。なお、Ｓ１０〜Ｓ３０，Ｓ５０については、実施の形態１と同様であるので説明を繰り返さない。
【００７４】
図８を参照して、信号Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ以下である状態が所定時間継続したと判定された場合は（Ｓ３０にてＹＥＳ）、制御装置３０Ａは、３相変調によって３相インバータ５０を制御する（Ｓ４２）。すなわち、制御装置３０Ａは、２相変調が実行されている場合に、３相変調を実行するように３相インバータ５０を制御する。これにより、接地ノードＧＮＤに対する回路系７０の電圧変動を抑制することができる。
【００７５】
以上のように、この実施の形態２においては、絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、２相変調による３相インバータ５０の制御を禁止され、３相変調によって３相インバータ５０が制御される。これにより、接地ノードＧＮＤに対する回路系７０の電圧変動が抑制される。そして、回路系７０の電圧変動が抑制された状態で、絶縁抵抗の低下を判定する。したがって、この実施の形態２によれば、エアコン５２が駆動される場合において、絶縁抵抗の低下を誤判定することを防止することができる。
【００７６】
［変形例］
この実施の形態２の変形例では、制御装置３０Ａは、３相モータＭＡの回転数に応じて、２相変調と３相変調とを切替えて３相インバータ５０を制御する。すなわち、制御装置３０Ａは、３相モータＭＡの回転数がしきい値を上回ると、２相変調から３相変調へと切替える。ここで、制御装置３０Ａは、絶縁抵抗が低下していると予測されると、３相モータＭＡの回転数がしきい値以上となるように３相インバータ５０を制御する。これにより、３相インバータ５０が３相変調で制御されるので、回路系７０の電圧変動が抑制された状態で、絶縁抵抗の低下を判定することができる。
【００７７】
図９は、この発明の実施の形態２の変形例による絶縁抵抗低下検出装置が備える制御装置３０Ａで実行される絶縁抵抗低下検出に関する処理を説明するフローチャートである。なお、Ｓ１０〜Ｓ３０，Ｓ５０については、実施の形態１と同様であるので説明を繰り返さない。
【００７８】
図９を参照して、信号Ｖｆがしきい値Ｖｔｈ以下である状態が所定時間継続したと判定された場合は（Ｓ３０にてＹＥＳ）、制御装置３０Ａは、２相変調から３相変調へと切替えるためのしきい値以上に３相モータＭＡの目標回転数を設定する（Ｓ４４）。そして、３相モータＭＡの回転数がしきい値以上になると、制御装置３０Ａは、２相変調から３相変調へと切替える。これにより、接地ノードＧＮＤに対する回路系７０の電圧変動を抑制することができる。
【００７９】
以上のように、この実施の形態２の変形例においては、絶縁抵抗が低下していると予測された場合に、３相モータＭＡの回転数がしきい値以上となるように３相インバータ５０が制御される。これにより、３相インバータ５０が３相変調で制御されるので回路系７０の電圧変動が抑制された状態で、絶縁抵抗の低下が判定される。したがって、この実施の形態２の変形例によれば、実施の形態２と同様に、エアコン５２が駆動される場合において、絶縁抵抗の低下を誤判定することを防止することができる。
【００８０】
なお、上記の実施の形態では、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を搭載したハイブリッド車を用いて説明したが、本発明は、ハイブリッド車に限定されず、電気自動車や燃料電池車などに適用してもよい。
【００８１】
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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【００８２】
２  車輪、３  動力分割装置、４  エンジン、１２  昇圧コンバータ、１４，２２  インバータ、５０  ３相インバータ、３０，３０Ａ  制御装置、４２  検出器、５２  エアコン、６０  警告ランプ、６１  交流電源、６２  抵抗、６３  コンデンサ、６４  バンドパスフィルタ、６５  ピークホールド回路、７０  回路系、１００，１００Ａ  車両、Ｂ  蓄電装置、Ｃ１，Ｃ２  平滑コンデンサ、Ｌ１  リアクトル、ＭＡ  ３相モータ。
【図１】
2014059158.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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