(57)【要約】【課題】車両等の電源装置において、コモンモード電圧の変化時でも、漏電を検出する漏電検出装置の作動性を容易かつ簡単に検査できる検査システムを提供することである。【解決手段】電源装置は、バッテリ１０と、バッテリにより駆動されるモータ１５と、バッテリとモータとの間に配置された電力変換手段２０と、バッテリと車体との間に漏電状態を作り出す擬似漏電発生手段５５と、擬似漏電を検出する漏電検出装置３０とを含む。漏電検出装置の作動性を検査する検査システムが、電力変換手段をバッテリに対して接続及び遮断する開閉手段６２と、開閉手段の開閉を検出し検出結果を擬似漏電発生手段及び漏電検出装置に出力する開閉検出手段６３と、を含む。開閉検出手段が開閉手段の開閉を検出したときは、擬似漏電及び漏電検出を再試行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、バッテリにより駆動されるモータと、バッテリとモータとの間に配置された電力変換手段と、バッテリと車体との間に漏電状態を作り出す擬似漏電発生手段と、擬似漏電を検出する漏電検出装置とを含む電源装置において、漏電検出装置の作動性を検査する検査システムであって、
前記電力変換手段を前記バッテリに接続及び該バッテリから遮断する開閉手段と、
前記開閉手段の開閉を検出し、検出結果を前記擬似漏電発生手段及び前記漏電検出装置に出力する開閉検出手段と、を含み、
前記開閉検出手段が前記開閉手段の開閉を検出したとき、擬似漏電及び漏電検出を再試行し及び／又は一時休止することを特徴とする漏電検出装置の検査システム。
【請求項２】
前記開閉手段はイグニッションキーがｓｔａｒｔ位置にあるとき前記電力変換手段を前記バッテリに接続し、それ以外の位置にあるとき該電力変換手段を該バッテリから遮断する請求項１に記載の検査システム。
【請求項３】
前記開閉検出手段は、前記開閉手段の開閉を、前記漏電検出装置を介して前記擬似漏電発生手段に知らせる請求項２の検査システム。
【請求項４】
前記擬似漏電及び漏電検出の再試行及び／又は一時休止は、前記開閉手段の開閉が検出されないとき行う請求項２又は３に記載の検査システム。
【請求項５】
バッテリと、バッテリにより駆動されるモータと、バッテリとモータとの間に配置された電力変換手段と、バッテリと車体との間の漏電を検出する漏電検出装置とを含む電源装置において、漏電検出装置の作動性を検査する検査システムであって、
前記電力変換手段を前記バッテリに接続及び該バッテリから遮断する開閉手段と、
前記開閉手段の開閉を検出し、検出結果を前記漏電検出装置に出力する開閉検出手段とを含み、
前記開閉検出手段が前記開閉手段の開閉を検出したとき、漏電検出を再試行し及び／又は一時休止することを特徴とする漏電検出装置の検査システム。
【請求項６】
前記開閉手段はイグニッションキーがｓｔａｒｔ位置にあるとき前記電力変換手段を前記バッテリに接続し、それ以外の位置にあるとき該電力変換手段を該バッテリから遮断する請求項５に記載の検査システム。
【請求項７】
前記漏電検出の再試行及び／又は一時休止は、前記開閉手段の開閉が検出されないとき行う請求項６に記載の検査システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏電検出機能付き電源装置における漏電検出装置の検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両において、母線の接触不良等の原因で直流電源（バッテリ）の電流が車体に漏電する（地絡する）ことがある。最悪の場合、作業者が感電するおそれがあるので、漏電検出装置で漏電を検出し、メータの警報ランプを点灯させる等している。
【０００３】
漏電を検出するために、第１従来例（特許文献１参照）は、直列に接続された抵抗及びカップリングコンデンサを介して矩形波をバッテリとモータとの間に入力している。抵抗とカップリングコンデンサとの間の電圧が漏電状態に応じて変化することを利用しこの電圧をモニタして漏電検出手段で漏電を検出している。
【０００４】
また、第２従来例（特許文献２参照）は、直列に接続されたコンデンサ及び抵抗を介してスイッチを切り換え、バッテリを所定時間接地してコンデンサを充電する。コンデンサの電圧をモニタし、漏電検出手段で漏電を検出している。
【０００５】
第１従来例及び第２従来例はともにコンデンサを含み、バッテリとモータとの間で絶縁状態を保ちながら、漏電の有無を検出している。これに対して、第３従来例（特許文献３参照）は、バッテリ端子を抵抗及びスイッチを介して強制的（人工的）に接地させ、擬似漏電（地絡）状態を検出する漏電検出装置の作動を検査し、漏電検出装置の作動性を自己診断している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−７０５０３号
【特許文献２】
特開平８−２２６９５０号
【特許文献３】
特開平１０−２２１３９５号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記第１従来例及び第２従来例は、車体に対するバッテリ端子の電位（コモンモード電圧）が変化した場合、漏電の検出が困難である。電位変動に応じた過渡的な充放電電流がコンデンサに流れ、漏電を検出するための信号が変動するからである。第１従来及び第２従来例における上記事情は基本的に第３従来例でも同様であり、擬似漏電を検出する信号が変動するため、正確な自己診断は困難であった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の電源装置において、コモンモード電圧の変化時でも、漏電（本来の漏電及び擬似漏電）を検出する漏電検出装置が確実に作動するかどうかを検査する検査システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、コモンモード電圧と、電源装置の高圧側と車体との間のインピーダンス（車両インピーダンス）との関係に注目した。車両インピーダンスは、バッテリとインバータとの間に安全のために配置されることがあるリレーのオン時とオフ時とで異なる。オン時は、バッテリ、インバータ及びモータにより電気回路が形成されるので、オフ時に比べて小さくなる。その結果、コモンモード電圧はリレーのオン時は低く、オフ時は高くなる。
▲１▼本願の第１発明による漏電検出装置の検査システムは、請求項１に記載したように、バッテリと、バッテリにより駆動されるモータと、バッテリとモータとの間に配置された電力変換手段と、バッテリと車体との間に漏電状態を作り出す擬似漏電発生手段と、擬似漏電を検出する漏電検出装置とを含む電源装置において、漏電検出装置の作動性を検査する検査システムが、電力変換手段をバッテリに接続及びバッテリから遮断する開閉手段と；開閉手段の開閉を検出し、検出結果を擬似漏電発生手段及び漏電検出装置に出力する開閉検出手段と、を含む。開閉検出手段が開閉手段の開閉を検出したとき、擬似漏電及び漏電検出を再試行し及び／又は一時休止する。
【００１０】
この検査システムにおいて、開閉検出手段が開閉手段の開閉を検出したときは、漏電検出装置の作動性の検査中でなければ、擬似漏電発生手段による擬似漏電の発生及び漏電検出装置による漏電検出を再試行し及び／又は一時休止する。
【００１１】
請求項２の検査システムは、請求項１において、開閉手段はイグニッションキーがｓｔａｒｔ位置にあるとき電力変換手段をバッテリに接続し、それ以外の位置にあるとき電力変換手段をバッテリから遮断する。請求項３の検査システムは、請求項２において、開閉検出手段は、開閉手段の開閉を、漏電検出装置を介して擬似漏電発生手段に知らせる。請求項４の検査システムは、請求項２又は３において、擬似漏電及び漏電検出の再試行及び／又は一時休止は、開閉手段の開閉が検出されないとき行う。
▲２▼第２発明による漏電検出装置の検査システムは、請求項５に記載したように、バッテリと、バッテリにより駆動されるモータと、バッテリとモータとの間に配置された電力変換手段と、バッテリと車体との間の漏電を検出する漏電検出装置とを含む電源装置において、漏電検出装置の作動性を検査する検査システムが、電力変換手段をバッテリに接続及びバッテリから遮断する開閉手段と；開閉手段の開閉を検出し、検出結果を漏電検出装置に出力する開閉検出手段とを含む。開閉検出手段が開閉手段の開閉を検出したとき、漏電検出を再試行し及び／又は一時休止する。
【００１２】
この検査システムにおいて、開閉検出手段が開閉手段の開閉を検出したときは、漏電検出装置の作動性の検査中でなければ、漏電検出装置による漏電検出を再試行し及び／又は一時休止する。
【００１３】
請求項６の検査システムは、請求項５において、開閉手段はイグニッションキーがｓｔａｒｔ位置にあるとき電力変換手段をバッテリに接続し、それ以外の位置にあるとき電力変換手段を該バッテリから遮断する。請求項７の検査システムは、請求項６において、漏電検出の再試行及び／又は一時休止は、開閉手段の開閉が検出されないとき行う。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜第１発明＞
第１発明は、擬似漏電発生手段が作り出した漏電状態を漏電検出装置が検出し、検査システムが擬似漏電状態における漏電検出装置の作動の良否を検査する。
【００１５】
漏電検出装置は電源ＥＣＵの一部で構成でき、電流の検出によりバッテリの充電状態を検出、監視する。そのために、発信回路、比較器、ランプ制御用トランジスタ及び漏電検出回路異常カウンタ等を含む。
【００１６】
漏電検出回路異常カウンタは、擬似漏電状態で漏電が検出されないときカウントアップし、所定時間内に所定カウント値まで達したとき、検出異常を確定する漏電検出装置全体がＩＣ化されている場合が多く、代表的な異常とはＬＥＤの点灯を制御するトランジスタの故障である。
【００１７】
検査システムの開閉手段はリレーから成り、開閉検出手段はハイブリッドＥＣＵから成る。ハイブリッドＥＣＵは車両のシステム全体を統括するもので、電源装置との関係では、車両の状態との関係でバッテリの充電量を管理する。検査システムは、開閉手段が開閉したとき、漏電検出装置の作動性の検査即ち故障判定をリトライ（再試行）しても良いし、コモンモード電圧が安定するまで所定期間中止しても良いし、また所定時間の休止後再試行しても良い。
＜第２発明＞
第２発明は、本来（通常）の漏電を検出する漏電検出装置の作動の良否を検査システムが検査する場合である。漏電検出装置は発信回路、比較器、ランプ制御用トランジスタ及び漏電カウンタ等を含む。漏電カウンタは、漏電を検出したときにカウントアップし、漏電を検出していないときにクリアされる。漏電カウンタが所定値まで達したときに、漏電状態を確定する。
【００１８】
検査システムとしては基本的に、第１発明と同様の構成が採用できる。即ち、開閉手段はリレーから成り、開閉検出手段はＥＣＵから成る。検査システムは、開閉手段が開閉したとき、漏電検出装置の作動性の検査即ち故障判定をリトライ（再試行）しても良いし、コモンモード電圧が安定するまで所定期間中止しても良いし、また所定時間の休止後再試行しても良い。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施例＞
（構成）
第１実施例は上記第１発明に対応する。図１に示したハイブリッド自動車の電源装置はバッテリ（直流電源）１０と、バッテリ１０により駆動される三相交流モータ（以下、実施例では「モータ」と呼ぶ）１５と、バッテリ１０とモータ１５との間に配置され直流から交流に電力変換する電力変換器（以下、実施例では「インバータ」と呼ぶ）２０とを含む。更に漏電検出回路３０及び漏電発生装置５５を含む。
【００２０】
漏電検出装置（検出回路）３０は電池ＥＣＵ３１の一部を成し、発信回路３２、バッファ３７、比較器４１及びトランジスタ４８等から成る。このうち、発信回路３２は発信部３３及び複数の端子を含む。イグニッションキーのＩＧ位置への回転から所定時間経過後、発信部３３が発信する矩形波がバッファ３７に入力され、緩衝される。バッテリ１０と漏電検出装置３０とはコンデンサ３４により絶縁されている。
【００２１】
比較器４１の非反転入力端子４３に基準電圧が入力されている。基準電圧は電圧Ｖｃｃが抵抗４５及び４６により分圧されたもので、一定の大きさを持つ。その電圧値が、非漏電時にバッファ３７から反転入力端子４２に入力される矩形波よりもそのレベルが低くなり、擬似漏電発生時に入力される矩形波よりもそのレベルが高くなるように抵抗４５及び４６抵抗値が選定されている。換言すれば、擬似漏電発生時、反転入力端子４２に入力される矩形波のレベルは基準電圧よりも低い。
【００２２】
発信回路３２は比較器４１からの入力により、トランジスタ４８をオン、オフさせる。トランジスタ４８のオン、オフに基づき、駆動部４９がＬＥＤ５１を点灯、消灯させる。詳述すると、比較器４１は漏電の非発生時（通常時）はパルスを出力し、漏電の発生時はハイを出力する。発信回路３２は、比較器４１からパルスが入力されたときはトランジスタ４８をオン及びオフさせ、ハイが入力されたときはオンさせ、ローが入力されたときはオフさせる。
【００２３】
漏電検出装置３０の正常時はトランジスタ４８がオン・オフし、ＬＥＤ５１は消灯する。トランジスタ４８のショート時又はオープン時等の異常時はＬＥＤ５１が点灯する。
【００２４】
車体８０とインバータ２０との間に配置された擬似漏電発生装置（地絡試行回路）５５は、車体８０側のリレー５６とインバータ２０側の抵抗５７とを含む。リレー５６は、発信回路３２からの信号によりオンし、バッテリ１０を車体８０に接地して人工的に漏電状態を作り出す。
【００２５】
検査システム６０は第２リレー６２とハイブリッドＥＣＵ６３とを含む。第２リレー６２は他方母線１２中に配置され、イグニッションキーがｓｔａｒｔ位置にある時オンし、それ以外の時はオフしている。第２リレー６２のオン、オフに関する信号はハイブリッドＥＣＵ６３に入力される。ハイブリッドＥＣＵ６３は上記電池ＥＣＵ３１との間で通信している。
（作動）
▲１▼通常
通常時（非漏電時）、第１リレー５６は開いている。発信回路３２からの信号により第１リレー５６が閉じるとバッテリ１０の電流が車体８０に流れ、点Ｐに加わる電圧、即ち比較器４１の反転入力端子４２が低くなる。一方、非反転入力端子４３に入力されている基準電圧の大きさは一定である。よって、比較器４１はパルスを出力し、それに基づきトランジスタ４８がオン・オフし、ＬＥＤ５１が消灯している。
▲２▼擬似漏電
イグニッションキーの回転に基づき発信回路３２からの信号で第１リレー５６が閉じると、バッテリ１０の母線１１から車体８０に漏電する。電流がコンデンサ３４及び抵抗３５に流れ、コンデンサ３４が端子電圧まで充電される。一方、バッファ３７の矩形波は、抵抗３５→コンデンサ３４→抵抗５７→車体８０→バッファ３７の経路で伝達し、コンデンサ３４の充電完了とともに、矩形波が抵抗３５、抵抗５７とにより分圧される。
【００２６】
反転入力端子４２に入力される矩形波のレベルは基準電圧よりも低いので、比較器４１の出力はハイになる。比較器４１からハイが入力されると、発信回路３２はトランジスタ４８をオンさせ駆動部４９によってＬＥＤ５１が点灯する。
▲３▼漏電検出装置３０の検査
上記通常動作及び擬似漏電と漏電検出装置３０の作動の良否の検査との関係を、図２を参照しつつ説明する。自己診断動作は、イグニッションがオンになってから所定時間（例えば１０秒）後に開始される。Ｓ１でハイブリッドＥＣＵ６３が第２リレー６２のオンからオフ、又はオフからオンへの切換え即ちｓｔａｒｔ位置への回転の有無を判断する。切換えがあった場合、ハイブリッド６３ＥＣＵからバッテリＥＣＵ３１への入力により、Ｓ２で発信回路３２内の検出回数異常カウンタをクリアし、第１リレー５２をオフして、所定時間待機する。
【００２７】
第２リレー６２の切換がない場合、発信回路３２からの信号によりＳ３で擬似漏電発生装置５５の第１リレー５６をオンし、人工的に漏電状態を作り出す。Ｓ４で漏電が検出されないと、検出回数異常カウンタをカウントアップする。この時点で検出異常であることがわかるが、カウントアップするのは安全のためである。
【００２８】
Ｓ４で漏電が検出されると、Ｓ５で所定時間経過したか否かを判断する。所定時間待つのは突発的なノイズによる誤検出の防止のためである。経過していないときは上記Ｓ１に戻る。経過しているときは、Ｓ７で検出回数異常カウンタが所定値以上かどうかを判断する。カウンタ値を考慮するのは安全のためである。所定値以上であるときはＳ８で漏電検出装置３０の検出異常を確定し、所定値以上でないときはＳ９で検出正常を確定する。
（効果）
この実施例によれば、ハイブリッドＥＣＵ６３で第２リレー６２のオン・オフが検出されないときは（Ｓ１参照）、第１リレー５６をオンして擬似漏電を発生させる。これに対して、第２リレー６２がオン・オフが検出されたときは、ハイブリッドＥＣＵ６３及び漏電検出装置３０からの指示により一旦第１リレー５６をオフさせて、所定時間待機後再試行する（Ｓ２参照）。よって、それまでの第２リレー６２のオン・オフによりコモンモードで電圧が変化していても、漏電検出装置３０の作動性を正しく検査することができる。
【００２９】
加えて、漏電発生装置５５が作り出した擬似漏電を漏電検出装置３０で検出する際、検出回数異常カウンタのカウントアップを待ち（Ｓ５参照）、更に時間経過を待つので（Ｓ６参照）、検査の正確性が更に向上している。
【００３０】
なお、従来例では、たとえバッテリとインバータとの間にスイッチやリレーを配置していても、このリレー等のオン、オフに関係なく漏電検出回路の作動性の検査を行っていた。そのため、漏電検出回路の作動性を正確に検査することは困難であった。
＜第２実施例＞
図３及び図４に本発明の第２実施例を示す。第２実施例は上記第１発明に対応し、漏電検出装置３０の作動の良否を検査する場合である。
（構成）
図３に示すように、電源装置はバッテリ１０、モータ１５及びインバータ２０を含む。バッテリ１０の母線１２とインバータ２０との間の漏電を検出する漏電検出装置（不図示）はカウンタを除き、第１実施例の漏電検出装置３０と類似した構成を持つ。即ち、上記検出回路異常カウンタの代わりに、漏電カウンタを内蔵している。
【００３１】
漏電検出装置の作動の良否を検査する検出システム（不図示）は、第１実施例の検査システムと類似した構成を持ち、他方母線１２に配置されたリレー９０と、ハイブリッドＥＣＵ６３とを含む。なお、上記擬似漏電発生回路５５は含まず、当然に第１リレー５６に相当するリレーは含まない。
（作用）
第２実施例の作動を図４を参照しつつ説明する。その際、上記漏電検出装置３０及び漏電発生装置５５の説明を適宜流用する。
【００３２】
Ｓ１１でリレー９０のオンからオフ、又はオフからオンへの切換えの有無を判断する。切換えがあった場合、Ｓ１２で発信回路３２内の漏電カウンタをクリアし、所定時間待機する。その後、Ｓ１１に戻り再度リレー９０の切換えの有無を判断する。
【００３３】
リレー９０の切換がなくなるとＳ１３に進み、他方母線１２における漏電の有無を漏電検出装置３０で検出する。漏電即ち地絡が検出されないときは、Ｓ１５で発信回路３２内の漏電カウンタをクリアする。Ｓ１３で漏電が検出されると、Ｓ１４で漏電カウンタをカウントアップする。Ｓ１５での漏電カウンタのクリア後、又はＳ１４でのカウントアップ後、Ｓ１６で漏電カウンタが所定値以上かどうかを判断する。所定値以上であるときはＳ１７で漏電を確定し、所定値以下のときはＳ１１に戻る。
（効果）
この実施例によれば、リレー９０がオン・オフされないとき漏電検出装置３０３０の漏電を検出する。但し、リレー９０がオン・オフされたときは、漏電カウンタをクリアし、所定時間待機した後、異常検出を再試行する。よって、それまでのリレー９０のオン・オフによりコモンモードで電圧が変化していても、漏電検出装置３０の作動性を正しく検査することができる。
【００３４】
加えて、Ｓ１４で漏電カウンタのカウントアップを待っているので、検査の正確性が更に向上している。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べてきたように、第１発明の漏電検出装置の検査システムによれば、バッテリとインバータとの間に配置された開閉手段が何らかの理由でオン・オフされ、それによってコモンモード電圧が変化した場合でも、擬似漏電を検出する漏電検出装置の作動の良否を正しく検査することができる。
【００３６】
請求項２の検査システムによれば、開閉手段としてのイグニッションキーがｓｔａｒｔ位置へ回転され、又はｓｔａｒｔ位置から他の位置へ回転されても、漏電検出装置の作動の良否を正しく検査することができる。請求項３の検査システムによれば、開閉検出手段と擬似漏電発生手段との間で信号のやりとりが不要で、検査システムが簡素化される。請求項４の検査システムによれば、開閉手段のオン・オフ時以外の時に検査を行うので、その間コモンモード電圧は変化せず、検査を正しく行うことができる。
【００３７】
また、第２発明の漏電検出装置の検査システムによれば、バッテリとインバータとの間に配置された開閉手段が何らかの理由でオン・オフされ、それによってコモンモード電圧が変化した場合でも、漏電を検出する漏電検出装置の作動の良否を正しく検査することができる。
【００３８】
請求項６の検査システムによれば、開閉手段としてのイグニッションキーがｓｔａｒｔ位置へ回転され、又はｓｔａｒｔ位置から他の位置へ回転されても、漏電検出装置の作動の良否を正しく検査することができる。請求項７の検査システムによれば、開閉手段のオン・オフ時以外の時に検査を行うので、その間コモンモード電圧は変化せず、検査を正しく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す回路説明図である。
【図２】第１実施例の作動を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施例を示す要部回路説明図である。
【図４】第２実施例の作動を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０：バッテリ                    １１，１２：母線
１５：モータ                      ２０：インバータ
３０：漏電検出装置                ３１：電池ＥＣＵ
３２：発信回路                    ３７：バッファ
４１：比較器                      ４８：トランジスタ
５１：ＬＥＤ                      ５５：擬似漏電発生装置
５６：第１リレー                  ６０：検査システム
６２：第２リレー                  ６３：ハイブリッドＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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