(57)【要約】【課題】組電池の中間点での絶縁低下などの異常をより適正に判定する。【解決手段】組電池２２の中間点２３におけるグランドに対する電位Ｖ３を検出するよう電位センサ５６を取り付け、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＢ，負極側リレーＳＧの一方だけをオンとした状態で電位センサ５６により検出される電位Ｖ３が予め定めた正常範囲内になるか否かにより絶縁異常が生じているか否かを判定する。これにより、組電池２２の中間点２３より正極側での絶縁低下などの絶縁異常や組電池２２の中間点２３より負極側での絶縁低下などの絶縁異常をより適切に判定することができる。また、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＢと負極側リレーＳＧとを共にオンとした状態で電位センサ５２，５４からの電位Ｖ１，Ｖ２の絶対値の大きさの比が予め定めた正常範囲内であるか否かにより絶縁異常が生じているか否かを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単電池を積層してなる組電池と、前記組電池の正極および負極に接続された正極ラインおよび負極ラインに取り付けられた正極側リレーおよび負極側リレーと、を備え、前記組電池から直流電力を供給する電源装置において
前記組電池の中間点のグランドに対する電位を検出する中間点電位検出手段と、
前記正極側リレーおよび前記負極側リレーの一方のリレーをオンとすると共に他方のリレーをオフとした状態で前記中間点電位検出手段により検出された電位が正常な範囲であると予め定められた所定電位範囲内にないときには絶縁異常と判定する判定手段と、
を備える電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、詳しくは、複数の単電池を積層してなる組電池を備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電源装置としては、組電池の正極側ラインと負極側ラインとの間に大きな抵抗値の２つの抵抗と小さな抵抗値の２つの抵抗とを抵抗値が大，小，小，大となるよう直列に配置すると共に配置した４つの抵抗の中央点と正極側ラインとの間に小さな抵抗値の抵抗とスイッチとを直列になるように配置し、スイッチをオフとした状態で正極側ラインと中央点との間に配置された２つの抵抗の中間点のグランドに対する電位と負極側ラインと中央点との間に配置された２つの抵抗の中間点のグランドに対する電位との比が所定範囲外のとき、または、スイッチをオンとした状態で正極側ラインと中央点との間に配置された２つの抵抗の中間点のグランドに対する電位と負極側ラインと中央点との間に配置された２つの抵抗の中間点のグランドに対する電位との比が所定範囲外のときに漏電ありと判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、スイッチをオンオフすることにより、正極側ラインと中央点までの抵抗値を負極側ラインと中央点までの抵抗値とを異ならせることにより、複数のパターンによる漏電を判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の電源装置では、正極側の電位と負極側の電位とにバランス崩れを生じさせない部位や僅かにしかバランス崩れを生じさせない部位における絶縁低下などの異常、例えば、組電池の中間点での絶縁低下などの異常については適正に判定することができない。
【０００５】
本発明の電源装置は、組電池の中間点での絶縁低下などの異常をより適正に判定することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電源装置は、
複数の単電池を積層してなる組電池と、前記組電池の正極および負極に接続された正極ラインおよび負極ラインに取り付けられた正極側リレーおよび負極側リレーと、を備え、前記組電池から直流電力を供給する電源装置において、
前記組電池の中間点のグランドに対する電位を検出する中間点電位検出手段と、
前記正極側リレーおよび前記負極側リレーの一方のリレーをオンとすると共に他方のリレーをオフとした状態で前記中間点電位検出手段により検出された電位が正常な範囲であると予め定められた所定電位範囲内にないときには絶縁異常と判定する判定手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電源装置では、組電池の正極および負極に接続された正極ラインおよび負極ラインに取り付けられた正極側リレーおよび負極側リレーの一方のリレーをオンとすると共に他方のリレーをオフとした状態で組電池の中間点のグランドに対する電位が正常な範囲であると予め定められた所定電位範囲内にないときには絶縁異常と判定する。これにより、正極側の電位と負極側の電位とにバランス崩れを生じさせない組電池の中間点での絶縁低下などの異常をより適正に判定することができる。
【０００９】
こうした本発明の電源装置において、前記判定手段は、前記一方のリレーをオンとすると共に前記他方のリレーをオフとした状態で前記組電池の中間点のグランドに対する電位が前記所定電位範囲内となるときでも、前記一方のリレーをオフとすると共に前記他方のリレーをオンとした状態で前記組電池の中間点のグランドに対する電位がこの状態において正常な範囲であると予め定められた第２の所定電位範囲内にないときには絶縁異常と判定する、ものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の電源装置において、前記正極ラインおよび前記負極ラインの電圧を昇圧して高圧側正極ラインおよび高圧側負極ラインに供給する昇圧コンバータと、前記高圧側正極ラインのグランドに対する電位を検出する正極側電位検出手段と、前記高圧側負極ラインのグランドに対する電位を検出する負極側電位検出手段と、を備え、前記判定手段は、前記正極側リレーおよび前記負極側リレーをオンとした状態で前記正極側電位検出手段により検出した電位と前記負極側電位検出手段により検出した電位とのバランスが正常な範囲であると予め定められた所定バランス範囲内にないときには絶縁異常と判定する手段である、ものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例としての電源装置２０と電源装置２０から電力の供給を受けるモータＭＧ１，ＭＧ２との電気的な構成の概略を示す構成図である。
【図２】電子制御ユニット４０により実行される絶縁異常判定処理ルーチンの一例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】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の一実施例としての電源装置２０と電源装置２０から電力の供給を受けるモータＭＧ１，ＭＧ２との電気的な構成の概略を示す構成図である。実施例の電源装置２０は、図示するように、例えば車両の走行用の動力を出力するモータＭＧ１，ＭＧ２にインバータ１１，１２を介して電力供給する装置として構成され、複数の単電池を積層してなる組電池２２と、組電池２２の正極端子および負極端子にそれぞれ接続された低圧側正極ライン２４ａおよび低圧側負極ライン２４ｂの電力を昇圧してインバータ１１，１２が接続された高圧側正極ライン３４ａおよび高圧側負極ライン３４ｂに供給する昇圧コンバータ３０と、低圧側正極ライン２４ａと低圧側負極ライン２４ｂとに接続されたコンデンサ２６と、高圧側正極ライン３４ａと高圧側負極ライン３４ｂに対して並列に接続されたコンデンサ３６および抵抗３８と、低圧側正極ライン２４ａと低圧側負極ライン２４ｂとに接続されて組電池２２を遮断するシステムメインリレー２８と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット４０と、を備える。
【００１４】
システムメインリレー２８は、低圧側正極ライン２４ａに取り付けられた正極側リレーＳＢと、低圧側負極ライン２４ｂに取り付けられた負極側リレーＳＧと、低圧側負極ライン２４ｂに負極側リレーＳＧと並列になるように取り付けられたプリチャージ用リレーＳＰと、プリチャージ用リレーＳＰに直列に接続されたプリチャージ用抵抗ＲＰと、を備える。
【００１５】
電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ４２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ４４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４６と、図示しない入出力ポートとを備える。電子制御ユニット４０には、高圧側正極ライン３４ａのグランドに対する電位Ｖ１を検出する電位センサ５２からの電位Ｖ１や、高圧側負極ライン３４ｂのグランドに対する電位Ｖ２を検出する電位センサ５４からの電位Ｖ２，組電池２２の中間点２３におけるグランドに対する電位Ｖ３を検出する電位センサ５６からの電位Ｖ３などが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット４０からは、昇圧コンバータ３０への駆動制御信号やシステムメインリレー２８の各リレーＳＢ，ＳＧ，ＳＰへの駆動制御信号などが出力ポートを介して出力している。実施例の電子制御ユニット４０は、電源装置２０のコントローラとして機能するだけでなく、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御を行なうコントローラとしても機能するため、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要なモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令やモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する図示しない位置検出センサからのロータの回転位置や、インバータ１１，１２からモータＭＧ１，ＭＧ２に印加している相電流を検出する電流センサからの相電流なども入力ポートを介して入力されており、モータＭＧ１，ＭＧ２をトルク指令に基づいて駆動するためにインバータ１１，１２に出力する駆動制御信号が出力ポートを介して出力されている。
【００１６】
次に、こうして構成された電源装置２０の動作、特に絶縁低下などの絶縁異常を検出する際の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット４０により実行される絶縁異常判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、システム起動してコンデンサ２６，３６がチャージされた後やシステム停止が指示されたときなどに実行される。
【００１７】
絶縁異常判定処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＢと負極側リレーＳＧとが共にオンであることを確認し（ステップＳ１００）、確認できないときには絶縁異常の判定を行なうことができないとして、本ルーチンを終了する。正極側リレーＳＢと負極側リレーＳＧとが共にオンであることを確認すると、高圧側正極ライン３４ａおよび高圧側負極ライン３４ｂに取り付けられた電位センサ５２，５４からの電位Ｖ１，Ｖ２を入力し（ステップＳ１１０）、電位Ｖ１，Ｖ２の絶対値の大きさの比（｜Ｖ１｜：｜Ｖ２｜）が予め定めた正常範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここでの正常範囲は、絶縁異常が生じていないときに電位Ｖ１，Ｖ２の絶対値の大きさの比（｜Ｖ１｜：｜Ｖ２｜）が取り得る範囲より若干広い範囲として設定されている。電位Ｖ１，Ｖ２の絶対値の大きさの比（｜Ｖ１｜：｜Ｖ２｜）が正常範囲内ではないときには、絶縁異常と判定して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。
【００１８】
ステップＳ１２０で電位Ｖ１，Ｖ２の絶対値の大きさの比（｜Ｖ１｜：｜Ｖ２｜）が正常範囲内であると判定されたときには、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＢと負極側リレーＳＧとプリチャージ用リレーＳＰとをオフとして（ステップＳ１３０）、その後、正極側リレーＳＢだけをオンとし（ステップＳ１４０）、組電池２２の中間点２３に取り付けられた電位センサ５６からの電位Ｖ３を入力し（ステップＳ１５０）、電位Ｖ３の絶対値が予め定めた正常範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ここでの正常範囲は、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＢだけをオンとした状態で絶縁異常が生じていないときに電位Ｖ３の絶対値が取り得る範囲より若干広い範囲として設定されている。電位Ｖ３の絶対値が正常範囲内ではないときには、絶縁異常と判定して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。
【００１９】
ステップＳ１６０で電位Ｖ３の絶対値が正常範囲内であると判定されたときには、正極側リレーＳＢをオフとしてシステムメインリレー２８の負極側リレーＳＧだけをオンとし（ステップＳ１７０）、組電池２２の中間点２３に取り付けられた電位センサ５６からの電位Ｖ３を入力し（ステップＳ１８０）、電位Ｖ３の絶対値が予め定めた正常範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１９０）。ここでの正常範囲は、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＧだけをオンとした状態で絶縁異常が生じていないときに電位Ｖ３の絶対値が取り得る範囲より若干広い範囲として設定されている。電位Ｖ３の絶対値が正常範囲内ではないときには、絶縁異常と判定して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。
【００２０】
ステップＳ１９０で電位Ｖ３の絶対値が正常範囲内であると判定されたときには、正極側リレーＳＧをオフとしてシステムメインリレー２８の負極側リレーＳＰだけをオンとし（ステップＳ２００）、組電池２２の中間点２３に取り付けられた電位センサ５６からの電位Ｖ３を入力し（ステップＳ２１０）、電位Ｖ３の絶対値が予め定めた正常範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。ここでの正常範囲は、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＰだけをオンとした状態で絶縁異常が生じていないときに電位Ｖ３の絶対値が取り得る範囲より若干広い範囲として設定されている。電位Ｖ３の絶対値が正常範囲内であるときには、絶縁異常はない、即ち正常であると判断し、本ルーチンを終了し、電位Ｖ３の絶対値が正常範囲内ではないときには、絶縁異常と判定して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。
【００２１】
以上説明した実施例の電源装置２０によれば、組電池２２の中間点２３におけるグランドに対する電位Ｖ３を検出するよう電位センサ５６を取り付け、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＢ，負極側リレーＳＧ，プリチャージ用リレーＳＰのいずれか１つだけをオンとした状態で電位センサ５６により検出される電位Ｖ３が予め定めた正常範囲内になるか否かにより絶縁異常が生じているか否かを判定することにより、組電池２２の中間点２３より正極側での絶縁低下などの絶縁異常や組電池２２の中間点２３より負極側での絶縁低下などの絶縁異常をより適切に判定することができる。しかも、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＢと負極側リレーＳＧとを共にオンとした状態で高圧側正極ライン３４ａおよび高圧側負極ライン３４ｂに取り付けられた電位センサ５２，５４からの電位Ｖ１，Ｖ２の絶対値の大きさの比（｜Ｖ１｜：｜Ｖ２｜）が予め定めた正常範囲内であるか否かにより絶縁異常が生じているか否かを判定することにより、高圧側正極ライン３４ａの電位Ｖ１と高圧側負極ライン３４ｂの電位Ｖ２とにバランス崩れが生じたことによって判定される絶縁異常も判定することができる。この結果、電源装置２０における絶縁異常をより適正に判定することができる。
【００２２】
実施例の電源装置２０では、システムメインリレー２８として、正極側リレーＳＢ，負極側リレーＳＧ，プリチャージ用リレーＳＰを備えるものとしたが、プリチャージ用リレーＳＰは備えないものとしてもよい。
【００２３】
実施例の電源装置２０では、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＢと負極側リレーＳＧとを共にオンとした状態で高圧側正極ライン３４ａおよび高圧側負極ライン３４ｂに取り付けられた電位センサ５２，５４からの電位Ｖ１，Ｖ２の絶対値の大きさの比（｜Ｖ１｜：｜Ｖ２｜）が予め定めた正常範囲内であるか否かにより絶縁異常が生じているか否かを判定すると共に、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＢ，負極側リレーＳＧ，プリチャージ用リレーＳＰのいずれか１つだけをオンとした状態で組電池２２の中間点２３に取り付けられた電位センサ５６からの電位Ｖ３の絶対値が予め定めた正常範囲内になるか否かにより絶縁異常が生じているか否かを判定するものとしたが、組電池２２の中間点２３に取り付けられた電位センサ５６からの電位Ｖ３に基づく絶縁異常の判定だけを行なうものとしてもかまわない。
【００２４】
実施例の電源装置２０では、昇圧コンバータ３０を備えるものとしたが、昇圧コンバータ３０を備えないものとしてもかまわない。実施例の電源装置２０では、車両の走行用の動力を出力するモータＭＧ１，ＭＧ２に電力供給するものとして車載されるものとしたが、車載されないモータや発電機などの電源装置としてもかまわない。
【００２５】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、組電池２２が「組電池」に相当し、システムメインリレー２８の正極側リレーＳＢと負極側リレーＳＧが「正極側リレーおよび負極側リレー」に相当し、電位センサ５６が「中間点電位検出手段」に相当し、図２の絶縁異常判定処理ルーチンを実行する電子制御ユニット４０が「判定手段」に相当する。
【００２６】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２７】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１１，１２  インバータ、２０  電源装置、２２  組電池、２３  中間点、２４ａ  低圧側正極ライン、２４ｂ  低圧側負極ライン、２６  コンデンサ、２８  システムメインリレー、３０  昇圧コンバータ、３４ａ  高圧側正極ライン、３４ｂ  高圧側負極ライン、３６  コンデンサ、３８  抵抗、４０  電子制御ユニット、４２  ＣＰＵ、４４  ＲＯＭ、４６  ＲＡＭ、５２，５４，５６  電位センサ、ＳＢ  正極側リレー、ＳＧ  負極側リレー、ＳＰ  プリチャージ用リレー、ＲＰ  プリチャージ用抵抗、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
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【図２】
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