(57)【要約】【課題】少ない部品点数により効率的に漏電を検出することのできる漏電検出装置およびその方法を提供することを目的とする。【解決手段】高圧直流電源１のＰ極とＮ極との間に第１抵抗１１ａ、第２抵抗１１ｂ、および第３抵抗１１ｃを直列に接続し、高圧直流電源１を作動させて電圧を印加させてインバータ２の入力電圧を検出するとともに、この状態における第３抵抗１１ｃの両端電圧を漏電検出電圧として検出し、検出した漏電検出電圧及びインバータ入力電圧に基づいて高圧直流電源１のＰ極およびＮ極の絶縁劣化を検出し、インバータ２の下アームのいずれか一つをオン状態としたときの漏電検出電圧及びインバータ入力電圧に基づいて３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出する。【選択図】図１
2012173053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流電源から供給される直流電力を３相交流電力に変換して出力するインバータと、インバータから出力される３相交流電力が供給されるモータとを備えるシステムにおいて、前記直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化ならびに前記３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出する漏電検出装置であって、
一端が前記直流電源のＰ極に接続された第１抵抗と、
一端が前記第１抵抗の他端に接続されるとともにフレームグランドに接続されている第２抵抗と、
一端が前記第２抵抗の他端に接続され、他端が前記直流電源のＮ極に接続された第３抵抗と、
前記第３抵抗の両端電圧を漏電検出電圧として検出する第１電圧検出手段と、
前記インバータ入力電圧を検出する第２電圧検出手段と、
処理手段と
を備え、
前記処理手段は、前記インバータの上アームおよび下アームをオフ状態としたときの前記漏電検出電圧及び前記インバータ入力電圧を用いて前記直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化を検出し、前記インバータの下アームのいずれか一つをオン状態としたときの前記漏電検出電圧及び前記インバータ入力電圧に基づいて前記３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出する漏電検出装置。
【請求項２】
前記処理手段は、前記直流電源のＰ極とフレームグランドとを接続する絶縁抵抗と前記漏電検出電圧と前記インバータ入力電圧との関係、前記直流電源のＮ極とフレームグランドとを接続する絶縁抵抗と前記漏電検出電圧と前記インバータ入力電圧との関係、および前記３相交流電力の伝送路とフレームグランドとを接続する絶縁抵抗と前記漏電検出電圧と前記インバータ入力電圧との関係をそれぞれ示した情報を保有しており、前記情報と前記第１電圧検出手段によって検出された漏電検出電圧と前記インバータ入力電圧とに基づいて各前記絶縁抵抗の値を求め、求めた前記絶縁抵抗の値に基づいて漏電を検出する請求項１に記載の漏電検出装置。
【請求項３】
前記処理手段は、前記漏電検出電圧が前記インバータ入力電圧によって決まる第１閾値以上となった場合に、前記直流電源のＰ極の絶縁劣化を検出し、前記漏電検出電圧が前記インバータ入力電圧によって決まる第２閾値未満となった場合に、前記直流電源のＮ極または前記３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出する請求項１に記載の漏電検出装置。
【請求項４】
前記第１抵抗、前記第２抵抗、前記第３抵抗の少なくともいずれか一つは抵抗値が可変とされており、
前記処理手段は、前記第１抵抗、前記第２抵抗、および前記第３抵抗のうちの少なくともいずれか一つの抵抗を変更させ、
前記第１電圧検出手段は、分圧比が異なる前記第１抵抗、前記第２抵抗、および前記第３抵抗の組合せにおいて、前記漏電検出電圧を少なくとも２回検出し、
前記処理手段は、前記第１電圧検出手段によって検出された少なくとも２つの前記漏電検出電圧及び前記第２電圧検出手段によって検出された前記インバータ入力電圧に基づいて、前記直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化を検出する請求項１から請求項３のいずれかに記載の漏電検出装置。
【請求項５】
直流電源と、直流電源から供給される直流電力を３相交流電力に変換して出力するインバータと、インバータから出力される３相交流電力が供給されるモータとを備えるシステムにおいて、前記直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化ならびに前記３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出する漏電検出方法であって、
一端が前記直流電源のＰ極に接続された第１抵抗と、一端が前記第１抵抗の他端に接続されるとともにフレームグランドに接続されている第２抵抗と、一端が前記第２抵抗の他端に接続され、他端が前記直流電源のＮ極に接続された第３抵抗とを前記直流電源のＰ極とＮ極との間に接続し、
前記直流電源を作動させて電圧を印加させて前記インバータ入力電圧を検出するとともに、この状態における前記第３抵抗の両端電圧を漏電検出電圧として検出し、検出した前記漏電検出電圧及び前記インバータ入力電圧に基づいて前記直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化を検出し、前記インバータの下アームのいずれか一つをオン状態としたときの前記漏電検出電圧及び前記インバータ入力電圧に基づいて前記３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出する漏電検出方法。
【請求項６】
前記直流電源は車両に搭載される高圧電源であり、
前記モータは、車載の空気調和機が備える電動コンプレッサに用いられるモータであり、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の漏電検出装置によって前記直流電源のＰ極またはＮ極の絶縁劣化が検出された場合に、コンポーネント上位の起動停止、車両全体の高電圧系統の遮断、および車両乗務員に対する報知の少なくとも１つを実施する漏電対策方法。
【請求項７】
前記直流電源は車両に搭載される高圧電源であり、
前記モータは、車載の空気調和機が備える電動コンプレッサに用いられるモータであり、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の漏電検出装置によって前記直流電源のＰ極またはＮ極の絶縁劣化あるいは前記３相交流電力のいずれかの伝送路における絶縁劣化が検出された場合に、前記電動コンプレッサに対する動作指令の停止、前記電動コンプレッサへの高電圧電力の遮断、車両全体の高電圧系統の遮断、および車両乗務員に対する漏電の報知の少なくとも１つを実施する漏電対策方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏電検出装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高電圧（例えば、１５０Ｖ系統、３００Ｖ系統、６００Ｖ系統など）で駆動される車両用電動コンプレッサや車両用インバータ装置は、車両のシャーシに対して絶縁されたバッテリおよび電源回路で構成されている。また、一般的に、車両用電装品は１２Ｖ系統や２４Ｖ系統のバッテリで駆動され、そのＮ極側はシャーシに接続されている。
【０００３】
従来、高電圧電源のＰ極およびＮ極ならびに車両用インバータに接続されるモータのＵ，Ｖ，Ｗ相に生じた絶縁低下を検出する漏電検出装置が提案されている。例えば、特許文献１には、電気自動車や電車などに搭載された高圧直流電源と、この高圧直流電源のプラス及びマイナス側の間に直列に結線された２つの検出用抵抗と、これらの検出用抵抗の一端をボデーグランドへ接地するスイッチとを備え、スイッチの切換えにより、検出用抵抗を順次ボデーグランドに接地して、その時の各検出用抵抗に生じる検出電圧を測定して、これらの値を比較計算することにより、漏電の検出及び漏電箇所の推測を行う漏電検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５３３０１号公報（図１）
【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、上述したような抵抗分圧による漏電検出方法では、漏電を検出する箇所に取り付けられた検出用抵抗の両端電圧を測定する必要がある。したがって、高圧電源のＰ極およびＮ極だけでなく、車両用インバータに接続されるモータのＵ、Ｖ、Ｗ相に生じた絶縁低下までも検出しようとすると、部品点数の増加、コストアップ、装置の大型化、処理の煩雑化などを招くこととなる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、少ない部品点数により効率的に漏電を検出することのできる漏電検出装置およびその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、直流電源と、直流電源から供給される直流電力を３相交流電力に変換して出力するインバータと、インバータから出力される３相交流電力が供給されるモータとを備えるシステムにおいて、前記直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化ならびに前記３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出する漏電検出装置であって、一端が前記直流電源のＰ極に接続された第１抵抗と、一端が前記第１抵抗の他端に接続されるとともにフレームグランドに接続されている第２抵抗と、一端が前記第２抵抗の他端に接続され、他端が前記直流電源のＮ極に接続された第３抵抗と、前記第３抵抗の両端電圧を漏電検出電圧として検出する第１電圧検出手段と、インバータ入力電圧を検出する第２電圧検出手段と、処理手段とを備え、前記処理手段は、前記インバータの上アームおよび下アームをオフ状態としたときの前記漏電検出電圧及び前記インバータ入力電圧を用いて前記直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化を検出し、前記インバータの下アームのいずれか一つをオン状態としたときの前記漏電検出電圧及び前記インバータ入力電圧に基づいて前記３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出する漏電検出装置を提供する。
【０００８】
上記漏電検出装置によれば、直流電源のＰ極とＮ極との間に、第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗を直列に接続し、第１抵抗と第２抵抗との間をフレームグランドと接続する。漏電検出においては、第２電圧検出手段によりインバータ入力電圧が検出されるとともに、インバータの全てのアームをオフ状態として直流電源から電圧を印加し、この状態で第１電圧検出手段により第３抵抗の両端電圧が漏電検出電圧として検出される。この漏電検出電圧及び第２電圧検出手段によって検出されたインバータ入力電圧は処理手段に入力され、処理手段において漏電検出電圧を用いた直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化の検出が行われる。続いて、インバータのいずれか一つの下アームがオン状態とされて、このときの漏電検出電圧が第１電圧検出手段により検出され、処理手段において、この漏電検出電圧及びインバータ入力電圧を用いて３相交流電力の伝送路における絶縁劣化が検出される。
このように、本発明の漏電検出装置によれば、第３抵抗の両端電圧を検出することにより、直流電源のＰ極およびＮ極ならびに３相交流電力の伝送路の計５箇所の絶縁劣化を検出することができ、少ない部品点数により効率的に漏電を検出することができる。
【０００９】
上記漏電検出装置において、前記処理手段は、前記直流電源のＰ極とフレームグランドとを接続する絶縁抵抗と前記漏電検出電圧と前記インバータ入力電圧との関係、前記直流電源のＮ極とフレームグランドとを接続する絶縁抵抗と前記漏電検出電圧と前記インバータ入力電圧との関係、および前記３相交流電力の伝送路とフレームグランドとを接続する絶縁抵抗と前記漏電検出電圧と前記インバータ入力電圧との関係をそれぞれ示した情報を保有しており、前記情報と前記第１電圧検出手段によって検出された漏電検出電圧と前記第２電圧検出手段により検出された前記インバータ入力電圧とに基づいて各前記絶縁抵抗の値を求め、求めた前記絶縁抵抗の値に基づいて漏電を検出することとしてもよい。
【００１０】
このような構成によれば、各絶縁抵抗と漏電検出電圧とインバータ入力電圧との関係が示された情報を予め保有しておくので、この情報を用いることで、漏電検出電圧から絶縁抵抗の抵抗値を容易に求めることができる。
【００１１】
上記漏電検出装置において、前記処理手段は、前記漏電検出電圧が前記インバータ入力電圧によって決まる第１閾値以上となった場合に、前記直流電源のＰ極の絶縁劣化を検出し、前記漏電検出電圧が前記インバータ入力電圧によって決まる第２閾値未満となった場合に、前記直流電源のＮ極または前記３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出することとしてもよい。
【００１２】
このような構成によれば、漏電検出電圧の増減により漏電を検出するので、漏電検出電圧から各絶縁抵抗の抵抗値を求める手間が省け、簡便な処理により漏電を検出することができる。
【００１３】
上記漏電検出装置において、前記第１抵抗、前記第２抵抗、前記第３抵抗の少なくともいずれか一つは抵抗値が可変とされており、前記処理手段は、前記第１抵抗、前記第２抵抗、および前記第３抵抗のうちの少なくともいずれか一つの抵抗を変更させ、前記第１電圧検出手段は、分圧比が異なる前記第１抵抗、前記第２抵抗、および前記第３抵抗の組合せにおいて、前記漏電検出電圧を少なくとも２回検出し、前記処理手段は、前記第１電圧検出手段によって検出された少なくとも２つの前記漏電検出電圧及び前記第２電圧検出手段によって検出された前記インバータ入力電圧に基づいて、前記直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化を検出することとしてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗のうちの少なくとも一つの抵抗値を変更させて、少なくとも２回漏電検出電圧が検出され、２つ以上の漏電検出電圧及び前記第２電圧検出手段によって検出されたインバータ入力電圧に基づいて直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化を検出するので、直流電源のＰ極およびＮ極の両方に絶縁劣化が生じた場合でもこれらの絶縁劣化を検出することが可能となる。
【００１５】
本発明は、直流電源と、直流電源から供給される直流電力を３相交流電力に変換して出力するインバータと、インバータから出力される３相交流電力が供給されるモータとを備えるシステムにおいて、前記直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化ならびに前記３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出する漏電検出方法であって、一端が前記直流電源のＰ極に接続された第１抵抗と、一端が前記第１抵抗の他端に接続されるとともにフレームグランドに接続されている第２抵抗と、一端が前記第２抵抗の他端に接続され、他端が前記直流電源のＮ極に接続された第３抵抗とを前記直流電源のＰ極とＮ極との間に接続し、前記直流電源を作動させて電圧を印加させて前記インバータ入力電圧を検出するとともに、この状態における前記第３抵抗の両端電圧を漏電検出電圧として検出し、検出した前記漏電検出電圧及び前記インバータ入力電圧に基づいて前記直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化を検出し、前記インバータの下アームのいずれか一つをオン状態としたときの前記漏電検出電圧及び前記インバータ入力電圧に基づいて前記３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出する漏電検出方法を提供する。
【００１６】
本発明は、上記の直流電源が車両に搭載される高圧電源であり、前記モータが車載の空気調和機が備える電動コンプレッサに用いられるモータである場合において、上記の漏電検出装置によって前記直流電源のＰ極またはＮ極の絶縁劣化が検出された場合に、コンポーネント上位の起動停止、車両全体の高電圧系統の遮断、および車両乗務員に対する報知の少なくとも１つを実施する漏電対策方法を提供する。
【００１７】
このような対策をすることで、絶縁劣化の進行を防止することができ、漏電による被害を最小限に抑えることができる。
【００１８】
本発明は、上記の直流電源が車両に搭載される高圧電源であり、前記モータが車載の空気調和機が備える電動コンプレッサに用いられるモータである場合において、上記の漏電検出装置によって前記直流電源のＰ極またはＮ極の絶縁劣化あるいは前記３相交流電力のいずれかの伝送路における絶縁劣化が検出された場合に、前記電動コンプレッサに対する動作指令の停止、前記電動コンプレッサへの高電圧電力の遮断、車両全体の高電圧系統の遮断、および車両乗務員に対する漏電の報知の少なくとも１つを実施する漏電対策方法を提供する。
【００１９】
このような対策をすることで、絶縁劣化の進行を防止することができ、漏電による被害を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、少ない部品点数により効率的に漏電を検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る漏電検出装置の概略構成を示した図である。
【図２】図１において絶縁抵抗、漏電検出抵抗、および高圧直流電源を要素とした場合の等価回路を示した図である。
【図３】図２に示した等価回路において、高圧直流電源のＰ極およびＮ極に絶縁劣化が生じていない場合の電流の流れを示した図である。
【図４】図２に示した等価回路において、高圧直流電源のＰ極にのみ絶縁劣化が生じた場合の電流の流れを示した図である。
【図５】図２に示した等価回路において、高圧直流電源のＮ極にのみ絶縁劣化が生じた場合の電流の流れを示した図である。
【図６】漏電検出電圧および高圧直流電源のＰ極並びにＮ極の絶縁抵抗の抵抗値との関係を示した特性図の一例を示す。
【図７】図１において、３相交流電力の伝送路の絶縁劣化を検出する場合について説明した図である。
【図８】３相交流電力の伝送路の絶縁劣化を検出する場合の等価回路を示した図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る漏電検出の手順を示したフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る漏電検出装置の概略構成を示した図である。
【図１１】第１抵抗を開放させたときの漏電検出電圧および高圧直流電源のＰ極並びにＮ極の絶縁抵抗の抵抗値との関係を示した特性図の一例を示す。
【図１２】第１抵抗の抵抗値を可変とする具体的手段について示した図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る漏電検出の手順を示したフローチャートである。
【図１４】漏電検出電圧と絶縁抵抗の抵抗値との関係をそれぞれ示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る漏電検出装置およびその方法について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る漏電検出装置の概略構成を示した図である。図１に示すように、本実施形態に係る漏電検出装置１０は、高圧直流電源１、高圧直流電源１から供給される直流電力をＵ，Ｖ，Ｗ相からなる３相交流電力に変換するインバータ２、インバータ２から出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相の３相交流電力が供給されるモータ３を備える車載のシステムに適用され、高圧直流電源１のＰ極およびＮ極に生じた漏電およびＵ，Ｖ，Ｗ相の各相における漏電の計５箇所の漏電を検出する装置である。モータ３は、例えば、車載の空気調和機が備える電動コンプレッサのモータである。
【００２３】
漏電検出装置１０は、高圧直流電源１のＰ極とＮ極との間に接続された分圧抵抗１１を備えている。分圧抵抗１１は、直列接続された第１抵抗１１ａ、第２抵抗１１ｂ、第３抵抗１１ｃを有している。第１抵抗１１ａの一端は高圧直流電源１のＰ極に他端は第２抵抗の一端に接続されている。第３抵抗１１ｃの一端は高圧直流電源１のＮ極に接続され、他端は第２抵抗１１ｂの他端に接続されている。第１抵抗１１ａと第２抵抗１１ｂとの間はフレームグランドＦＧ（例えば、シャーシ）に接続されている。また、第３抵抗１１ｃの両端電圧を漏電検出電圧ＶＮ１として検出する第１電圧検出回路（第１電圧検出手段）１２、インバータ入力電圧ＶＰＮを検出する第２電圧検出回路（第２電圧検出手段）１３が設けられている。第１電圧検出回路１２により検出された漏電検出電圧ＶＮ１および第２電圧検出回路１３により検出されたインバータ入力電圧ＶＰＮは、マイコン（処理手段）１４に入力される。マイコン１４は、入力されたこれら電圧に基づいて上記５箇所の漏電を検出する。
また、図１に示したシステムにおいて、高圧直流電源１のＰ極とフレームグランド間は絶縁抵抗１６により接続され、Ｎ極とフレームグランド間とは絶縁抵抗１７で接続されているものとする。
【００２４】
次に、本実施形態に係る漏電検出装置１０における漏電検出の原理について図２を参照して説明する。
まず、高圧直流電源のＰ極とＮ極における絶縁劣化の原理について説明する。なお、以下の説明に置いて、第１抵抗１１ａの抵抗値をＲＰ１、第２抵抗１１ｂの抵抗値をＲＮ２、第３抵抗１１ｃの抵抗値をＲＮ１、絶縁抵抗１６の抵抗値をＲＰＸ、絶縁抵抗１７の抵抗値をＲＮＸとする。また、本実施形態において、第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗のそれぞれの抵抗値は、ＲＰ１＝ＲＮ１＋ＲＮ２の関係を満たすように設定されている。
【００２５】
例えば、図１に示した回路において、絶縁抵抗、漏電検出抵抗、および高圧直流電源を要素とした場合の等価回路は図２に示すような回路となる。図２の等価回路において、絶縁抵抗１６，１７が絶縁劣化していない正常な状態（ＲＰＸ＝ＲＮＸ＝∞［Ω］）では、電流は図３に示すように流れることとなり、よって、漏電検出電圧ＶＮ１と、インバータ入力電圧ＶＰＮならびに第１抵抗１１ａ、第２抵抗１１ｂ、第３抵抗１１ｃの抵抗値ＲＰ１、ＲＮ２、ＲＮ１との関係は以下の（１）式で表わされる。
【００２６】
【数１】
2012173053.tif 000003
【００２７】
次に、絶縁抵抗１６のみが絶縁劣化した場合には、図４に示すように、ＲＰＸを流れる経路が新たに形成されることにより、分圧抵抗１１による分圧比が変わり、漏電検出電圧ＶＮ１が増加する。このときの関係式を（２）式に示す。また、絶縁抵抗１６のみが短絡したときの関係式を（３）式に示す。
【００２８】
【数２】
2012173053.tif 000004
【００２９】
以上より、絶縁抵抗１６が絶縁劣化を起こすと、漏電検出電圧ＶＮ１は上記（１）式の状態から増加し、（２）式を経て、最終的に短絡すると（３）式の値になる特性を示す。
【００３０】
また、絶縁抵抗１７のみが絶縁劣化した場合には、図５に示すように、ＲＮＸを流れる経路が新たに形成されることにより、分圧抵抗１１による分圧比が変わり、漏電検出電圧ＶＮ１が減少する。このときの関係式を（４）式に示す。また、絶縁抵抗１７のみが短絡したときの関係式を（５）式に示す。
【００３１】
【数３】
2012173053.tif 000005
【００３２】
以上より、絶縁抵抗１７が絶縁劣化を起こすと、漏電検出電圧ＶＮ１は上記（１）式の状態から減少し、（４）式を経て、最終的に短絡すると（５）式の値になる特性を示す。
【００３３】
そして、予め試験を行い、漏電検出電圧ＶＮ１、絶縁抵抗１６の抵抗値ＲＰＸおよび絶縁抵抗１７の抵抗値ＲＮＸの関係を示すテーブルを用意しておくことで、両端電圧ＶＮ１から絶縁抵抗１６，１７の抵抗値ＲＰＸおよびＲＮＸをそれぞれ検出することができ、複雑な処理などを行わずに、高圧直流電源１のＰ極およびＮ極の漏電を検知することができる。
【００３４】
図６に、あるインバータ入力電圧ＶＰＮにおける、漏電検出電圧ＶＮ１および絶縁抵抗１６，１７の抵抗値ＲＰＸ，ＲＮＸの関係を示した特性図の一例を示す。図６において、領域Ｉは、上述した漏電検出電圧ＶＮ１の検出により抵抗値ＲＮＸおよびＲＮＸの換算が可能な領域を示している。抵抗値ＲＰＸおよびＲＮＸが正常な値を示しているときは、図中Ｘ１、Ｙ１の位置に相当する。この位置から絶縁抵抗１６に絶縁劣化が生じて抵抗値ＲＰＸが徐々に減少し、例えば、漏電検出電圧ＶＮ１としてＸ２の電圧が検出された場合には、図６の特性から抵抗値ＲＰＸ＝１０［ＭΩ］であることが検出される。また、同様に、絶縁抵抗１７に絶縁劣化が生じて抵抗値ＲＮＸが徐々に減少し、例えば、漏電検出電圧ＶＮ１としてＹ２の電圧が検出された場合には、図６の特性から抵抗値ＲＮＸ＝１０［ＭΩ］であることがわかる。
【００３５】
ただし、漏電検出電圧ＶＮ１と抵抗値ＲＰＸおよびＲＮＸの関係は、上記（１）式から（４）式の通り、第２電圧検出回路１３によって検出されるインバータ入力電圧ＶＰＮによって変化する。したがって、例えば、図６に示したような特性図をインバータ入力電圧ＶＰＮ毎またはインバータ入力電圧ＶＰＮを複数レベルに区分した区分毎に用意しておき、その時々のインバータ入力電圧ＶＰＮに応じた特性図を用いて抵抗値ＲＰＸおよびＲＮＸを検出する。この場合には、検出した抵抗値ＲＰＸ，ＲＮＸが予め設定されている漏電閾値を超えたか否かにより、絶縁劣化が判定される。
【００３６】
また、図６に示したような特性図を一つ用いることとし、絶縁劣化か否かを判定するのに用いられる漏電閾値をインバータ入力電圧ＶＰＮによって変化させることとしてもよい。この場合には、インバータ入力電圧ＶＰＮから漏電閾値を算出するための演算式をマイコン１４が保有しており、この演算式に第２電圧検出回路１３によって検出されたインバータ入力電圧ＶＰＮを代入することで、漏電閾値が算出され、この漏電閾値と図６に示した特性図を用いて検出された抵抗値ＲＰＸ，ＲＮＸとを比較することにより、絶縁劣化が判定される。なお、後述する図９を用いたフローについては、この場合を例示している。
【００３７】
また、図６に示した特性図に代えて、インバータ入力電圧ＶＰＮに対する漏電検出電圧ＶＮ１の比（ＶＮ１／ＶＮＰ）と抵抗値ＲＰＸおよびＲＮＸの関係を示す特性図を用いることとしてもよい。この場合の特性図は、図６において、大小関係の分布についてはそのままで、グラフ右側のＶＮ１[Ｖ]の標記をＶＮ１／ＶＮＰ（単位なし）に置き換えた特性となる。
また、この場合においても、上述のように、マイコン１４において、入力された漏電検出電圧ＶＮ１とインバータ入力電圧ＶＰＮから、インバータ入力電圧ＶＰＮに対する漏電検出電圧ＶＮ１の比を演算し、演算結果と特性図を用いて抵抗値ＲＰＸおよびＲＮＸを検出することにより、絶縁劣化を判定することとしてもよい。あるいは、インバータ入力電圧ＶＰＮに対する漏電検出電圧ＶＮ１の比に予め閾値を設定しておき、演算結果が閾値を超えたか否かにより、絶縁劣化を判定することとしてもよい。
【００３８】
次に、３相交流電流を供給する３相のモータ巻線における漏電検知の原理について説明する。ここで、モータ巻線の漏電検知は、上述した高圧直流電源のＰ極およびＮ極の双方において絶縁劣化が発生していないことが確認された後に行われる。
図７は、図１に示した回路において、インバータ２およびモータ３の内部構成を更に詳細に示した図である。モータ３とフレームグランド間とは絶縁抵抗１８により接続されている。
モータ巻線の絶縁劣化を検出する場合には、インバータ２を構成するブリッジ回路のうち、下アームのいずれか１つをオン状態とする。この状態における等価回路を図８に示す。図８において、絶縁抵抗１８の抵抗値をＲＭＸで示している。
【００３９】
図８に示すように、３相交流電力の伝送路における漏電検出の等価回路は、図２に示した等価回路においてＲＰＸ＝∞［Ω］、ＲＮＸ＝ＲＭＸとした回路と同じである。従って、絶縁抵抗１８に絶縁劣化が生じた場合は、図２に示した等価回路において、絶縁抵抗１８が絶縁劣化を起こした場合、すなわち、抵抗値ＲＮＸが減少した場合と同等に考えることができ、漏電検出圧ＶＮ１が減少する。
具体的には、絶縁抵抗１８の抵抗値ＲＭＸが減少すると、漏電検出電圧ＶＮ１は上記（１）式の状態から減少し、（４）式を経て、最終的に短絡すると（５）式の値になる特性を示す。ここで、（１）式、（４）式、（５）式において、ＲＮＸはＲＭＸに置き換える。
【００４０】
そして、図６に示した特性図についても絶縁抵抗ＲＮＸをＲＭＸに置き換えることにより、同様に絶縁抵抗ＲＭＸの絶縁劣化を検知することができる。図６において、領域ＩＩは、漏電検出電圧ＶＮ１の検出により抵抗値ＲＭＸの換算が可能な領域を示している。
このように、３相交流電力の伝送路の絶縁劣化を検知する場合には、インバータ２のブリッジ回路のいずれか１つの下アームをオンとした状態で、漏電検出電圧ＶＮ１を検出し、この両端電圧ＶＮ１が減少したか否かを判定することにより、複雑な処理などを行わずに、３相交流電力の伝送路の漏電を容易に検知することができる。さらに、図６における特性図をインバータ入力電圧ＶＰＮ毎またはインバータ入力電圧ＶＰＮを複数レベルに区分した区分毎に用意しておくことで、両端電圧ＶＮ１及びインバータ入力電圧ＶＰＮから絶縁抵抗ＲＭＸの抵抗値を知ることができる。
【００４１】
なお、３相交流電力の伝送路の絶縁劣化を検知する場合においても、上述した高圧直流電源のＰ極およびＮ極の絶縁劣化の検知と同様に、図６に示したような特性図を一つ用いることとし、絶縁劣化か否かを判定するのに用いられる漏電閾値をインバータ入力電圧ＶＰＮによって変化させることとしてもよい。また、図６に示したような特性図に代えて、インバータ入力電圧ＶＰＮに対する漏電検出電圧ＶＮ１の比（ＶＮ１／ＶＮＰ）と抵抗値ＲＭＸとの関係を示した特性図を用いることとしてもよい。あるいは、インバータ入力電圧ＶＰＮに対する漏電検出電圧ＶＮ１の比に予め閾値を設定しておき、演算結果が閾値を超えたか否かにより、絶縁劣化を判定することとしてもよい。
【００４２】
次に、本実施形態に係る漏電検出装置１０による漏電検知の手順について図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る漏電検出の処理手順を示したフローチャートである。
まず、高圧直流電源１を作動させ、図１に示した回路に対して高圧直流電圧を印加させる（図９のステップＳＡ１）。なお、このときインバータ２を構成するブリッジ回路の全てのスイッチング素子はオフ状態とされている。続いて、第１電圧検出回路１２および第２電圧検出回路１３により、漏電検出電圧ＶＮ１およびインバータ入力電圧ＶＰＮを検出する（図９のステップＳＡ２）。検出された漏電検出電圧ＶＮ１およびインバータ入力電圧ＶＰＮはマイコン１４に入力される。続いて、マイコン１４において、漏電検出電圧ＶＮ１、インバータ入力電圧ＶＰＮと図６に示した特性図とを用いて、漏電検出電圧ＶＮ１に対応する絶縁抵抗ＲＰＸおよびＲＮＸの値が検出される（図９のステップＳＡ３）。
【００４３】
次に、検出された絶縁抵抗１６，１７の抵抗値ＲＰＸおよびＲＮＸに基づいて、漏電検知を行う（図９のステップＳＡ４）。漏電検知は、例えば、検出された抵抗値ＲＰＸおよびＲＮＸがインバータ入力電圧ＶＰＮによって決まる漏電閾値以下であるか否かを判定することにより行う。この結果、漏電が発生していなかった場合には（図９のステップＳＡ４において「ＹＥＳ」）、続いて、３相交流電力の伝送路の漏電検知に入る。具体的には、インバータ２の下アームのいずれか一つをオンさせ（図９のステップＳＡ５）、この状態で漏電検出電圧ＶＮ１を第１電圧検出回路１２により検出する（図９のステップＳＡ６）。続いて、ステップＳＡ２で検出されたインバータ入力電圧ＶＰＮ、ステップＳＡ５において検出された漏電検出電圧ＶＮ１および図６に示した特性図を用いて、漏電検出電圧ＶＮ１に対応する絶縁抵抗１８の抵抗値ＲＭＸが検出される（図９のステップＳＡ７）。
【００４４】
次に、検出された抵抗値ＲＭＸに基づいて、漏電検知を行う（図９のステップＳＡ８）。漏電検知は、例えば、検出された絶縁抵抗ＲＭＸがインバータ入力電圧ＶＰＮによって決まる漏電閾値以下であるか否かを判定することにより行う。この結果、漏電が発生していなかった場合には（図９のステップＳＡ８において「ＹＥＳ」）、当該漏電検出を終了する。これにより、例えば、インバータ２が駆動開始され、モータ３への電力供給が開始される。
【００４５】
一方、ステップＳＡ４またはＳＡ８において漏電が検出された場合には、システムを停止させる（図９のステップＳＡ９）。具体的には、漏電が検知された場合には、インバータ２などの起動を回避することで、電動コンプレッサなどの起動を防止するとともに、コンポーネント上位に対しても漏電検出の旨を報知する。このとき、報知する情報の内容は２種類あり、コンポーネント自身（電動コンプレッサ自身）の絶縁劣化と、コンポーネント上位の絶縁劣化がある。
【００４６】
コンポーネント自身の絶縁劣化は、上記５箇所のいずれかにおいて絶縁劣化が検出された場合に報知され、コンポーネント上位の絶縁劣化は、高圧直流電源１のＰ極またはＮ極において絶縁劣化が検出された場合に報知される。
コンポーネント自身の絶縁劣化が報知された場合においては、電動コンプレッサに対する動作指令の停止、電動コンプレッサへの高電圧電力の遮断、車両全体の高電圧系統の遮断、車両乗務員に対する報知などが行われる。
また、コンポーネント上位の絶縁劣化が報知された場合には、コンポーネント上位の起動停止、車両全体の高電圧系統の遮断、車両乗務員に対する報知などが行われる。
このような対策をすることで、絶縁劣化の進行を防止することができ、漏電による被害を最小限に抑えることができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態に係る漏電検出装置およびその方法によれば、高圧直流電源１のＰ極とＮ極との間に、第１抵抗１１ａ、第２抵抗１１ｂ、第３抵抗１１ｃを直列に接続し、第３抵抗１１ｃの両端電圧を漏電検出電圧ＶＮ１として検出するとともにインバータ入力電圧ＶＰＮを検出し、漏電検出電圧ＶＮ１及びインバータ入力電圧ＶＰＮに基づいて高圧直流電源１のＰ極およびＮ極の絶縁劣化および３相交流電力の伝送路（Ｕ，Ｖ，Ｗの３相）における絶縁劣化を検出する。これにより、計５箇所の絶縁劣化を少ない部品点数により効率的に検出することができるという効果を奏する。
【００４８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る漏電検出装置およびその方法について説明する。
上述した第１実施形態に係る漏電検出装置１０では、漏電検出電圧ＶＮ１から絶縁抵抗１６，１７の絶縁劣化を検出していたが、上記方法では、絶縁抵抗１６，１７の抵抗値ＲＰＸおよびＲＮＸの両方に絶縁劣化が生じていた場合に、絶縁劣化を検出できないという不都合が生ずる。すなわち、図２に示すような等価回路において、以下の（６）式に示す平衡条件を満たす場合には、等価回路に流れる電流がバランスしてしまい、図４や図５に示したような電流の流れが顕著に表れないこととなる。
【００４９】
【数４】
2012173053.tif 000006
【００５０】
この場合、漏電検出電圧ＶＮ１は正常状態のときと同じような値を示してしまい、絶縁抵抗１６，１７の両方の絶縁劣化を検出することができなくなってしまう（図６の領域IIIに相当する）。本実施形態に係る漏電検出装置およびその方法では、このような問題点を解消することを目的としている。
【００５１】
図１０に本実施形態に係る漏電検出装置の構成を示す。図１０に示すように、本実施形態に係る漏電検出装置は、図１に示した第１実施形態に係る漏電検出装置の第１抵抗１１ａを可変抵抗で構成し、第１抵抗１１ａの抵抗値を変化させて漏電検出電圧ＶＮ１を２回検出し、この結果とインバータ入力電圧ＶＰＮとに基づいて絶縁抵抗１６および１７の絶縁劣化を判定する。
【００５２】
例えば、２回目の漏電検出電圧ＶＮ１の検出時において、第１抵抗１１ａを開放させる。
第１抵抗１１ａを開放した場合、漏電検出電圧ＶＮ１は、以下の（７）式のように表わされる。
【００５３】
【数５】
2012173053.tif 000007
【００５４】
図１１は、第１抵抗１１ａを開放した場合の特性図である。例えば、図６に示した特性図においては、絶縁抵抗ＲＰＸとＲＮＸとの関係が領域IIIに位置した場合に、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点の区別がつかなかったが、図１１に示した特性図においては、Ａ点における漏電検出電圧ＶＮ１（領域IVに位置）とＢ点、Ｃ点における漏電検出電圧ＶＮ１（領域IIIに位置）とが異なっており、Ａ点とＢ点、Ｃ点との区別が可能であることがわかる。
このように、第１抵抗１１ａの抵抗値を変更することにより、分圧抵抗１１の分圧比を変更することにより、絶縁抵抗１６，１７の絶縁劣化を確実に検知することが可能となる。
【００５５】
なお、図１１に示した特性図においても、Ｂ点とＣ点とは同じ漏電検出電圧ＶＮ１を示すこととなるからこれらを区別することは難しい。しかしながら、Ｂ点、Ｃ点はいずれも絶縁劣化が進んでいる領域であり、上述したようにＡ点との区別が可能であれば、漏電検知の機能上問題はない。
【００５６】
次に、第１抵抗１１ａを可変とする具体的手法について図１２を参照して説明する。例えば、図１２の（ａ）から（ｆ）に示すように、第１抵抗１１ａと並列または直列に抵抗２０を接続し、スイッチング素子２１のオンオフにより、抵抗２０を第１抵抗１１ａに接続、非接続させることにより、抵抗値ＲＰ１を変化させる。
また、図１２の（ｇ）から（ｉ）に示すように、第１抵抗１１ａの前後のいずれかにスイッチング素子２１を接続し、スイッチング素子２１のオンオフにより第１抵抗１１ａと回路との接続を開放することにより、抵抗値ＲＰ１を無限大にする。
なお、ここに示した手段は一例であり、第１抵抗１１ａを可変とする方法についてはこの例に限定されない。
【００５７】
次に、本実施形態に係る漏電検知装置による漏電検知の手順について図１３を参照して説明する。図１３は、本実施形態に係る漏電検出装置による漏電検知の手順を示したフローチャートである。まず、高圧直流電源１を作動させ、回路に対して高圧直流電圧を印加させる（図１３のステップＳＡ１）。このとき、第１抵抗１１ａの抵抗値ＲＰ１は、第１実施形態と同じ、つまり、ＲＰ１＝ＲＮ１＋ＲＮ２の条件を満たすように設定されている。続いて、第１電圧検出回路１２および第２電圧検出回路１３により、漏電検出電圧ＶＮ１およびインバータ入力電圧ＶＰＮを検出する（図１３のステップＳＡ２）。検出されたこれら電圧値はマイコン１４に入力される。
【００５８】
次に、マイコン１４からの指令に従って、第１抵抗１１ａの抵抗値ＲＰ１が変更される（図１３のステップＳＢ１）。ここでは、第１抵抗１１ａを開放させることで無限大とする。この状態で、第１電圧検出回路１２により、漏電検出電圧ＶＮ１を検出する（図１３のステップＳＢ２）。検出された漏電検出電圧ＶＮ１はマイコン１４に入力される。
マイコン１４は、ステップＳＡ２において検出された漏電検出電圧ＶＮ１と図６に示した特性図およびステップＳＢ２で検出された漏電検出電圧ＶＮ１と図１１に示した特性図とを用いて、絶縁抵抗ＲＰＸおよびＲＮＸの値を検出する（図１３のステップＳＢ３）。そして、検出した絶縁抵抗１６，１７の抵抗値ＲＰＸおよびＲＮＸに基づいて漏電検知を行う（図１３のステップＳＡ４）。なお、ステップＳＡ４からステップＳＡ９については、上述した第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態に係る漏電検出装置およびその方法によれば、第１抵抗１１ａを可変抵抗とし、第１抵抗１１ａの抵抗値を変更させて漏電検出電圧ＶＮ１を２回検出し、２つの漏電検出電圧ＶＮ１とインバータ入力電圧ＶＰＮとに基づいて高圧直流電源１のＰ極およびＮ極の絶縁劣化を検出するので、高圧直流電源１のＰ極およびＮ極の両方に、等価回路の平衡状態を保つような絶縁劣化が生じた場合でもこれらの絶縁劣化を確実に検出することが可能となる。
【００６０】
なお、本実施形態では、第１抵抗１１ａを可変とする場合について説明したが、第１抵抗１１ａに代えて、または加えて、第２抵抗１１ｂ、第３抵抗１１ｃを可変とすることとしてもよい。
また、本実施形態では、第１抵抗の値を変えて２回漏電検出電圧の検出を行ったが、第１抵抗または第２抵抗、第３抵抗の抵抗値を複数回変更して、漏電検出電圧を３回以上検出し、３つ以上の漏電検出電圧とインバータ入力電圧ＶＰＮとに基づいて絶縁抵抗の抵抗値を検出することとしてもよい。
【００６１】
また、上記第１または第２実施形態では、図６、図１１に示した特性図を用いて絶縁抵抗ＲＰＸ，ＲＮＸ，ＲＭＸの抵抗値を求めることとしたが、このような特性図に代えて、例えば、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、漏電検出電圧ＶＮ１と各絶縁抵抗の抵抗値とを対応付けたテーブルを用いて絶縁抵抗の抵抗値を得ることとしても良い。また、テーブルに代えて、漏電検出電圧ＶＮ１と各絶縁抵抗の抵抗値との関係を示した演算式を用いることとしてもよい。このようなデータは、マイコン１４の所定の記憶領域に格納されているものとする。
【００６２】
また、上記第１または第２実施形態では、漏電検出電圧ＶＮ１及びインバータ入力電圧ＶＰＮから各絶縁抵抗の抵抗値を求め、これに基づいて漏電検出を行っていたが、漏電と判定する各絶縁抵抗の抵抗値に対応する漏電検出電圧ＶＮ１の範囲を記録しておき、漏電検出電圧ＶＮ１がその電圧範囲に入っていたときに、漏電と判定することとしてもよい。例えば、漏電検出電圧ＶＮ１がインバータ入力電圧ＶＰＮによって決定される第１閾値以上となった場合に、高圧直流電源１のＰ極の絶縁劣化を検出し、漏電検出電圧ＶＮ１がインバータ入力電圧ＶＰＮによって決定される第２閾値未満となった場合に、高圧直流電源１のＮ極または３相交流電力の伝送路における絶縁劣化を検出することとしてもよい。
なお、この場合には、インバータ入力電圧ＶＰＮから第１閾値および第２閾値を算出するための演算式がマイコン１４に予め設定されており、この演算式を用いて第１閾値および第２閾値が算出される。
【００６３】
このようにすることで、電圧から抵抗値に変換する手間が省け、より一層簡便に漏電を検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１  高圧直流電源
２  インバータ
３  モータ
１０  漏洩検出装置
１１  分圧抵抗
１１ａ  第１抵抗
１１ｂ  第２抵抗
１１ｃ  第３抵抗
１２  第１電圧検出回路
１３  第２電圧検出回路
１４  マイコン
１６，１７，１８  絶縁抵抗
２０  抵抗
２１  スイッチング素子
【図１】
2012173053.tif 000008
【図２】
2012173053.tif 000009
【図３】
2012173053.tif 000010
【図４】
2012173053.tif 000011
【図５】
2012173053.tif 000012
【図６】
2012173053.tif 000013
【図７】
2012173053.tif 000014
【図８】
2012173053.tif 000015
【図９】
2012173053.tif 000016
【図１０】
2012173053.tif 000017
【図１１】
2012173053.tif 000018
【図１２】
2012173053.tif 000019
【図１３】
2012173053.tif 000020
【図１４】
2012173053.tif 000021