(57)【要約】【課題】電気系統における漏電箇所を簡易な構成で検知する。【解決手段】漏電箇所検知システム１０は、車両２０と外部機器３０とによって構成される。車両２０は、複数の負荷機器２４および負荷機器２４に対して電力を供給するバッテリ２６を有する電気系統２２と、電気系統２２における漏電量を検知する漏電センサ２１と、を有する。外部機器３０は、電気系統２２の漏電が検知された場合、それぞれの負荷機器２４を順次一定電流で駆動させる強制駆動部３０２と、それぞれの負荷機器２４を駆動させた際の漏電量の比較結果に基づいて漏電箇所を特定する漏電箇所特定部３０６と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の負荷機器と、前記複数の負荷機器に対して電力を供給する電源と、を有する電気系統における漏電箇所を検知する漏電箇所検知装置であって、
前記電気系統における漏電量を検知する漏電検知部と、
前記電気系統の漏電が検知された場合、それぞれの前記負荷機器を順次一定電流で駆動させる強制駆動部と、
それぞれの前記負荷機器を駆動させた際の前記漏電量の比較結果に基づいて前記漏電箇所を特定する漏電箇所特定部と、
を備えることを特徴とする漏電箇所検知装置。
【請求項２】
前記強制駆動部は、前記負荷機器のうち定格電流が最も小さい負荷機器の定格電流でそれぞれの前記負荷機器を駆動させる、
ことを特徴とする請求項１記載の漏電箇所検知装置。
【請求項３】
前記漏電箇所特定部は、それぞれの前記負荷機器を駆動させた際の前記漏電量の最大値から、前記最大値以外の前記漏電量の平均値を差し引いた値が第１の所定値以上となった場合に、前記最大値が検知された際に駆動していた負荷機器で前記漏電が生じていると判断する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の漏電箇所検知装置。
【請求項４】
前記漏電箇所特定部は、それぞれの前記負荷機器を駆動させた際の前記漏電量の最大値を、前記最大値以外の前記漏電量の平均値で除した値が第２の所定値以上となった場合に、前記最大値が検知された際に駆動していた負荷機器で前記漏電が生じていると判断する、
ことを特徴とする請求項１または２記載の漏電箇所検知装置。
【請求項５】
前記漏電箇所特定部は、前記最大値と前記平均値とによって算出した値が前記第１の所定値以上または前記第２の所定値以上とならない場合には、前記電源で前記漏電が生じていると判断する、
ことを特徴とする請求項３または４記載の漏電箇所検知装置。
【請求項６】
複数の負荷機器および前記複数の負荷機器に対して電力を供給する電源を有する電気系統と、
前記電気系統における漏電量を検知する漏電検知部と、を有する車両と、
前記電気系統の漏電が検知された場合、それぞれの前記負荷機器を順次一定電流で駆動させる強制駆動部と、
それぞれの前記負荷機器を駆動させた際の前記漏電量の比較結果に基づいて前記漏電箇所を特定する漏電箇所特定部と、を有する外部機器と、
を備えることを特徴とする漏電箇所検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気系統における漏電箇所を検知する漏電箇所検知装置および漏電箇所検知システム電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動用エネルギーの少なくとも一部に電力を用いた電動車両（電気自動車やハイブリッド自動車など）には、走行用モータを駆動するインバータやエアコンなどの負荷機器と、これら負荷機器に電力を供給する電源（バッテリ）を有する高電圧電気系統が搭載されている。
このような高電圧電気系統で漏電が生じた場合に漏電箇所を特定する方法としては、例えば電気系統に含まれる負荷機器ごとにメガオームテスター等を用いて絶縁抵抗を測定する方法が採られている。
また、例えば下記特許文献１には、電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するための漏電検出器と、漏電検出器の出力に応じて絶縁抵抗低下部位を特定するための特定制御を行なう制御装置とを備える車両の制御装置が記載されており、制御装置は、バッテリから負荷に至る電力経路に設置された電力遮断機能を有するインバータやリレーなどの電力制御装置を電力遮断状態と電力非遮断状態との間で状態遷移させ、状態遷移の前後に生じる漏電検出器の出力の変化の大きさに基づいて絶縁抵抗の低下が発生した箇所を特定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５８６２５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術のように、個々の負荷機器の絶縁抵抗をテスターで測定する方法は、人手や手間がかかり効率が悪い。
また、上記特許文献１のように個々の負荷機器に対する電力供給を遮断する機構（リレーなど）を設けると、特に高電圧電気系統ではコストが大きくなり、また電力遮断機構が正常に動作しているかをチェックする機構が必要になるなどシステム構成が複雑になる。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、電気系統における漏電箇所を簡易な構成で検知することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる漏電箇所検知装置は、複数の負荷機器と、前記複数の負荷機器に対して電力を供給する電源と、を有する電気系統における漏電箇所を検知する漏電箇所検知装置であって、前記電気系統における漏電量を検知する漏電検知部と、前記電気系統の漏電が検知された場合、それぞれの前記負荷機器を順次一定電流で駆動させる強制駆動部と、それぞれの前記負荷機器を駆動させた際の前記漏電量の比較結果に基づいて前記漏電箇所を特定する漏電箇所特定部と、を備えることを特徴とする。
請求項２の発明にかかる漏電箇所検知装置は、前記強制駆動部は、前記負荷機器のうち定格電流が最も小さい負荷機器の定格電流でそれぞれの前記負荷機器を駆動させる、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる漏電箇所検知装置は、前記漏電箇所特定部は、それぞれの前記負荷機器を駆動させた際の前記漏電量の最大値から、前記最大値以外の前記漏電量の平均値を差し引いた値が第１の所定値以上となった場合に、前記最大値が検知された際に駆動していた負荷機器で前記漏電が生じていると判断する、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる漏電箇所検知装置は、前記漏電箇所特定部は、それぞれの前記負荷機器を駆動させた際の前記漏電量の最大値を、前記最大値以外の前記漏電量の平均値で除した値が第２の所定値以上となった場合に、前記最大値が検知された際に駆動していた負荷機器で前記漏電が生じていると判断する、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる漏電箇所検知装置は、前記漏電箇所特定部は、前記最大値と前記平均値とによって算出した値が前記第１の所定値以上または前記第２の所定値以上とならない場合には、前記電源で前記漏電が生じていると判断する、ことを特徴とする。
請求項６の発明にかかる漏電箇所検知システムは、複数の負荷機器および前記複数の負荷機器に対して電力を供給する電源を有する電気系統と、前記電気系統における漏電量を検知する漏電検知部と、を有する車両と、前記電気系統の漏電が検知された場合、それぞれの前記負荷機器を順次一定電流で駆動させる強制駆動部と、それぞれの前記負荷機器を駆動させた際の前記漏電量の比較結果に基づいて前記漏電箇所を特定する漏電箇所特定部と、を有する外部機器と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、電気系統で漏電が検知された場合、それぞれの負荷機器を順次一定電流で駆動させ、それぞれの負荷機器を駆動させた際の漏電量の比較結果に基づいて漏電箇所を特定するので、作業者が個々の負荷機器にテスターを当てて漏電箇所を特定する場合と比較して作業効率を向上させることができる。
請求項２の発明によれば、定格電流よりも大きい電流が流れることにより負荷機器が故障するのを防止することができる。
請求項３から請求項５の発明によれば、漏電量の最大値と、最大値以外の漏電量の平均値との比較結果に基づいて漏電箇所を特定するので、駆動する負荷機器以外が通電した状態でも漏電箇所を特定することができ、各負荷機器の電気接続を断接するリレー等を設ける場合と比較して電気系統を簡素化することができ、電気系統のコスト上昇を抑える上で有利となる。
請求項６の発明によれば、請求項１にかかる発明の効果に加えて、外部機器の機能を車両が有する場合と比較して車両のシステム構成を簡素化することができ、車両コストを低減する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態にかかる漏電箇所検知システム１０の構成を示す説明図である。
【図２】外部機器３０と車両２０との接続例を示す図である。
【図３】漏電検出電圧と漏電量との関係を示すグラフである。
【図４】各負荷機器２４を順次駆動させた際の漏電量の大きさを模式的に示す説明図である。
【図５】漏電箇所の特定結果の出力例を示す図である。
【図６】漏電箇所検知システム１０の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる漏電箇所検知装置および漏電箇所検知システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態にかかる漏電箇所検知システム１０の構成を示す説明図である。
実施の形態にかかる漏電箇所検知システム１０は、車両２０および車両２０に接続される外部機器３０によって構成される。図１において、太線で示すのは電力線、実線で示すのは制御線である。
車両２０は、駆動用エネルギーの少なくとも一部に電力を用いた電動車両であり、本実施の形態では電気自動車（ＥＶ）であるものとする。車両２０には、複数の負荷機器２４および複数の負荷機器２４に対して電力を供給する電源であるバッテリ２６を有する電気系統２２が搭載されている。
【０００９】
本実施の形態では、負荷機器２４は、例えば車両２０を駆動する走行用モータ２５を制御するＭＣＵ（Ｍｏｔｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２４２、車室内の空気の温湿度を調整するＡ／Ｃ（Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）２４４、外部電源から供給された電力を用いてバッテリ２６を充電するＯＢＣ（Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ  Ｃｈａｒｇｅｒ）２４６、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータ２４８の４つである。
バッテリ２６は、２００Ｖ程度の高電圧バッテリであり、複数の電池セルが直列に接続された組電池である。各負荷機器２４は、バッテリ２６に対して並列に接続されている。
また、電気系統２２は車両２０の高電圧電気系統であり、例えば後述するＥＶ−ＥＣＵ２７などは、図示しない１２Ｖバッテリを電源とする低電圧電気系統（図示なし）に含まれている。
【００１０】
また、車両２０には漏電センサ（漏電検知部）２１およびＥＶ−ＥＣＵ２７が搭載されている。
漏電センサ２１は、電気系統２２における漏電量を検知する。より詳細には、漏電センサ２１は、例えばバッテリ２６から負荷機器２４へと接続される電線の正極側と負極側とで、流れる電流量が異なる場合に、電流量の差分、すなわち漏電量に比例する電圧（以下、「漏電検出電圧」という）を出力する。
なお、漏電センサ２１は従来公知の様々な方式のものを適用可能である。
【００１１】
また、漏電センサ２１は、漏電検出電圧が所定の漏電判定電圧以上となった場合に、電気系統２２で漏電が発生していると判断する。
図３は、漏電検出電圧と漏電量との関係を示すグラフであり、縦軸に漏電検出電圧、横軸に漏電量（漏電電流量）を示している。
漏電量と漏電検出電圧とは比例しており、漏電センサ２１は、漏電検出電圧が所定の漏電判定電圧ＶＸ以上となった場合に、電気系統２２で漏電が発生していると判断し、ＥＶ−ＥＣＵ２７に対して漏電信号を出力する。
【００１２】
ＥＶ−ＥＣＵ２７は、車両２０全体を統括する制御部であり、ユーザの運転操作や空調設定操作などに応じて、各負荷機器２４の駆動を制御する。
また、ＥＶ−ＥＣＵ２７は、例えば漏電センサ２１から漏電信号が出力された場合には、車両２０を出力抑制モードに移行させ、各負荷機器２４の出力を制限する。このとき、ＥＶ−ＥＣＵ２７は、車両２０のインストゥルメントパネル等に設けられた漏電故障を示す表示灯（図示なし）を点灯させ、ユーザに漏電が生じている旨を報知する。
【００１３】
つぎに、外部機器３０について説明する。
外部機器３０は、例えば車両２０のディーラー等に設けられた車両診断用端末である。外部機器３０は、例えば専用の車両診断用プログラムを記憶したユニット３２と、汎用のノートパソコン３４などである。なお、専用の車両診断用プログラムをノートパソコン３４等に記憶させて外部機器３０としてもよい。
上述した漏電故障を示す表示灯が点灯した場合、ユーザは車両２０をディーラーに持ち込み、修理を受けることになる。ディーラーの作業担当者は、図２に示すように、車両２０のステアリングコラムカバー２０４に設けられている外部機器接続用インターフェース２０２を介して車両２０に外部機器３０（ユニット３２とノートパソコン３４）を接続し、漏電箇所を特定し、修理を行う。外部機器接続用インターフェース２０２は、車両２０の制御線に接続されている。
【００１４】
外部機器３０は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部、ユーザからの操作を受け付ける操作ボタンやキーボード、各種情報を表示するディスプレイなどによって構成される。
【００１５】
外部機器３０は、上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することにより、強制駆動部３０２、漏電箇所特定部３０６を実現する。
強制駆動部３０２は、電気系統２２の漏電が検知された場合、それぞれの負荷機器２４を順次一定電流で駆動させる。すなわち、強制駆動部３０２は、すべての負荷機器２４を通電させた状態で、各負荷機器２４を１台ずつ一定電流で駆動させるようにＥＶ−ＥＣＵ２７に制御信号を出力する。
このとき、強制駆動部３０２は、負荷機器２４のうち定格電流が最も小さい負荷機器の定格電流でそれぞれの負荷機器２４を駆動させる。すなわち、上述した４つの負荷機器２４のうち、定格電流が最も小さいのがＯＢＣ２４６である場合には、ＯＢＣ２４６の定格電流で、それぞれの負荷機器２４（ＭＣＵ２４２、Ａ／Ｃ２４４、ＯＢＣ２４６、ＰＴＣヒータ２４８）を順次駆動させる。
これは、定格電流よりも大きい電流が流れることにより負荷機器２４が故障するのを避けるためである。
【００１６】
また、強制駆動部３０２は、それぞれの負荷機器２４を順次駆動させた際の漏電量を当該負荷機器２４と対応づけて記憶する。
本実施の形態では、強制駆動部３０２は、漏電量と比例する漏電検出電圧を負荷機器２４ごとに記憶するものとする。より詳細には、強制駆動部３０２は、それぞれの負荷機器２４を駆動させている間の漏電検出電圧を漏電センサ２１から取得し、負荷機器２４の種類と対応づけて記憶する。
なお、負荷機器２４を駆動させている間、漏電検出電圧は一定ではない（バラつく）ことが予測される。この場合、強制駆動部３０２は、例えばこの間の漏電検出電圧の平均値や最頻値、中央値などを代表値として記憶する。
【００１７】
図４は、各負荷機器２４を順次駆動させた際の漏電量の大きさを模式的に示す説明図である。
図４の縦軸は横軸上に示す各機器を駆動させた際の漏電検出電圧である。図４の例では、Ａ／Ｃ２４４を駆動させた際の漏電検出電圧Ｖ２が最も大きく、残りの負荷機器を動作させた際の漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４はＶ２よりも小さい値となっている。
このように、全ての機器で漏電検出電圧が検出されるのは、本実施の形態では各負荷機器２４に対してリレーなどの開閉装置を設けていないため、全ての負荷機器２４が通電状態となっており、漏電していない負荷機器２４を駆動させた場合でも漏電している負荷機器２４から電流が漏れるためである。
また、外部機器３０で漏電センサ２１の漏電判定結果を取得するのではなく、漏電検出電圧を取得するのは、上述のように定格電流が最も小さい負荷機器の定格電流でそれぞれの負荷機器２４を駆動させると、特に定格電流が大きい負荷機器２４で漏電している場合には、漏電量（漏電検出電圧）が閾値（漏電判定電圧ＶＸ）に到らない場合があるためである。すなわち、漏電判定結果に対する絶対比較ではなく、漏電検出電圧の相対比較を行う必要があるためである。
【００１８】
図２の説明に戻り、漏電箇所特定部３０６は、それぞれの負荷機器２４を駆動させた際の漏電量の比較結果に基づいて漏電箇所を特定する。
漏電箇所特定部３０６は、例えば各負荷機器２４の強制駆動時における漏電量の最大値から、最大値以外の漏電量の平均値を差し引いた値が第１の所定値以上となった場合に、最大値が検知された際に駆動していた負荷機器２４で漏電が生じていると判断する。
図４を例にすれば、Ａ／Ｃ２４４の漏電検出電圧Ｖ２が漏電検出電圧の最大値となる。この場合、漏電箇所特定部３０６は、漏電検出電圧Ｖ２から、他の負荷機器２４の駆動時の漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４の平均値を差し引いた値が第１の所定値α以上であれば、すなわち下記式（１）が成立した場合には、Ａ／Ｃ２４４で漏電が生じていると判断する。
Ｖ２−（Ｖ１＋Ｖ３＋Ｖ４）／３  ≧  α・・・（１）
【００１９】
または、漏電箇所特定部３０６は、各負荷機器２４の強制駆動時における漏電量の最大値を、最大値以外の漏電量の平均値で除した値が第２の所定値以上となった場合に、最大値が検知された際に駆動していた負荷機器２４で漏電が生じていると判断してもよい。
図４を例にすれば、漏電検出電圧Ｖ２を、この他の負荷機器２４の駆動時の漏電検出電圧Ｖ１，Ｖ３，Ｖ４の平均値で除した値が第２の所定値β以上であれば、すなわち下記式（２）が成立した場合には、Ａ／Ｃ２４４で漏電が生じていると判断する。
Ｖ２／｛（Ｖ１＋Ｖ３＋Ｖ４）／３｝  ≧  β  ・・・（２）
【００２０】
また、漏電箇所特定部３０６は、漏電量（漏電検出電圧）の最大値と平均値とによって算出した値（上記式（１）または（２）の左辺）が第１の所定値α以上または第２の所定値β以上とならない場合には、電源であるバッテリ２６で漏電が生じていると判断する。
すなわち、各負荷機器２４を個別に駆動した結果、漏電量（漏電検出電圧）に有意な差がない場合には、負荷機器２４ではなく、バッテリ２６で漏電が生じていると判断する。
【００２１】
図５は、漏電箇所の特定結果の出力例を示す図である。
ノートパソコン３４の表示画面３４２上には、図４と同様の負荷機器２４ごとの漏電検出電圧のグラフ４２が表示されている。また、各漏電検出電圧の比較演算結果４４および特定された漏電箇所４６も表示されている。
ディーラーの作業担当者は、漏電箇所４６を確認した上で実際の負荷機器２４の確認や部品交換等の作業を行う。
【００２２】
図６は、漏電箇所検知システム１０の処理を示すフローチャートである。
漏電センサ２１が電気系統２２の漏電を検知すると（ステップＳ５００）、ＥＶ−ＥＣＵ２７は車両２０を出力抑制モードに移行させ、各負荷機器２４の出力を制限するとともに、漏電故障を示す表示灯を点灯させて、ユーザに漏電修理を促す（ステップＳ５０２）。
ユーザが車両２０をディーラー等に持ち込み、外部機器３０が接続されると（ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、外部機器３０の強制駆動部３０２は、電気系統２２内の負荷機器２４を１台ずつ一定電流で駆動させ（ステップＳ５０６）、その間の漏電検知電圧を記憶する（ステップＳ５０８）。電気系統２２内の負荷機器２４を全て駆動させると（ステップＳ５１０：Ｙｅｓ）、漏電箇所特定部３０６は、漏電検出電圧の最大値とその他の漏電検出電圧の平均値とが所定の関係にあるか否か（上記式（１）または（２）を満たすか）否かを判断する（ステップＳ５１２）。
漏電検出電圧の最大値とその他の漏電検出電圧の平均値とが所定の関係にある場合（ステップＳ５１２：Ｙｅｓ）、漏電箇所特定部３０６は、最大値が検知された際に駆動していた負荷機器２４、すなわち駆動時の漏電検出電圧が最大であった負荷機器２４で漏電が生じていると判断し（ステップＳ５１４）、判断結果を外部機器３０のディスプレイに表示して（ステップＳ５１８）、本フローチャートによる処理を終了する。
また、漏電箇所特定部３０６は、漏電検出電圧の最大値とその他の漏電検出電圧の平均値とが所定の関係にない場合（ステップＳ５１２：Ｎｏ）、バッテリ２６で漏電が生じていると判断し（ステップＳ５１６）、判断結果を外部機器３０のディスプレイに表示して（ステップＳ５１８）、本フローチャートによる処理を終了する。
【００２３】
以上説明したように、実施の形態にかかる漏電箇所検知システム１０によれば、電気系統２２で漏電が検知された場合、それぞれの負荷機器２４を順次一定電流で駆動させ、それぞれの負荷機器２４を駆動させた際の漏電量の比較結果に基づいて漏電箇所を特定するので、作業者が個々の負荷機器２４にテスターを当てて漏電箇所を特定する場合と比較して作業効率を向上させることができる。
また、漏電箇所検知システム１０によれば、漏電量の最大値と、最大値以外の漏電量の平均値との比較結果に基づいて漏電箇所を特定するので、駆動する負荷機器２４以外が通電した状態でも漏電箇所を特定することができ、各負荷機器２４の電気接続を断接するリレー等を設ける場合と比較して電気系統を簡素化することができ、電気系統２２のコスト上昇を抑える上で有利となる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、車両２０と外部機器３０とによって漏電箇所検知システム１０を構成したが、これに限らず、例えば車両２０のＥＶ−ＥＣＵ２７に外部機器３０の機能を実装し、漏電箇所検知装置として機能させてもよい。この場合、車両２０内に設けられたディスプレイ等を介して、各種操作や漏電箇所の特定結果の出力を行う。このようにすれば、装置構成が簡潔になり、車両２０単独で漏電箇所を特定可能となる。
一方で、本実施の形態のように車両２０と外部機器３０とによって漏電箇所検知システム１０を構成すれば、車両２０に外部機器３０の機能を実装させる場合と比較して、ＥＶ−ＥＣＵ２７の処理負荷を低減でき、またＥＶ−ＥＣＵ２７の容量や処理能力が増大するのを回避することができコスト面で有利となる。
【符号の説明】
【００２５】
１０……漏電箇所検知システム、２０……車両、２１……漏電センサ、２２……電気系統、２４……負荷機器、２５……走行用モータ、２６……バッテリ、２０２……外部機器接続用インターフェース、３０……外部機器、３２……ユニット、３４……ノートパソコン、３０２……強制駆動部、３０６……漏電箇所特定部。
【図１】
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【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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