(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池を接続して形成される電池組と、
前記電池組の高電圧側と低電圧側との二箇所の任意の電池端子とグランドとを接続すると共に、高電圧側の前記電池端子と前記グランドとの間、及び低電圧側の前記電池端子と前記グランドとの間に、漏電検出抵抗と漏電検出スイッチを直列に配置する漏電検出回路とを備え、出力側にコンタクタを介して負荷を接続した電動車両用の組電池において、
高電圧側の前記漏電検出スイッチと低電圧側の前記漏電検出スイッチとは、個別のタイミングで開閉可能に構成され、
前記漏電検出回路は、前記漏電検出抵抗の電圧を検出する電圧検出手段と、前記漏電検出スイッチをオンオフに制御した複数の状態について前記電圧検出手段が検出する前記漏電検出抵抗の電圧を用いて、漏電抵抗を演算する漏電演算部とを有し、
前記漏電演算部は、前記コンタクタをオフに切り換える状態で前記電池組側の漏電抵抗を演算し、前記コンタクタをオンに切り換える状態で前記電池組側の漏電抵抗と前記負荷側の漏電抵抗との合成抵抗を演算し、この合成抵抗と前記電池組側の漏電抵抗から前記負荷側の漏電抵抗を演算すると共に、
予め設定抵抗が設定され、該設定抵抗とそれぞれの漏電抵抗とを比較して、前記電池組側の漏電抵抗が前記設定抵抗よりも小さい場合、前記電池組側の漏電と判定し、前記負荷側の漏電抵抗が前記設定抵抗よりも小さい場合、前記負荷側の漏電と判定するように構成されることを特徴とする電動車両用の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両に搭載される組電池の漏電を検出すると共に、負荷を接続される状態で、漏電が電池組側と負荷側のいずれかにあるかを判別する漏電検出回路を備えた電動車両用の組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両用の組電池は、電圧の高い直流を出力するため、漏電を確実に検出して感電等の弊害を有効に防止できる。組電池の漏電を検出する方法が、本出願人による出願の特許文献１に示すように、開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００５−３３８０１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載する漏電検出方法は、複数の電池を直列に接続した電池組の任意の高電圧側と低電圧側の２箇所の電池端子に、直列に接続された漏電検出抵抗Ｒａ、Ｒｂをそれぞれ接続すると共に、それぞれの漏電検出抵抗Ｒａ、Ｒｂの間に漏電検出スイッチＳＷ１、ＳＷ２を接続しており、ｔ１のタイミングで一方の漏電検出スイッチＳＷ１を閉じて他方の漏電検出スイッチＳＷ２を開き、漏電検出スイッチＳＷ１と接続された漏電検出抵抗Ｒａに発生する電圧Ｖｌ１１（ｔ１）を測定し、またｔ２のタイミングでＳＷ１を開き、ＳＷ２を閉じて、漏電検出スイッチＳＷ２と接続された漏電検出抵抗Ｒａに発生する電圧Ｖｌ１２（ｔ２）を測定する。さらに、これらの漏電検出抵抗Ｒａを接続した部位である、高電圧側と低電圧側の２箇所の電池端子の電圧Ｖｇ１１（ｔ１）、Ｖｇ１２（ｔ２）を測定し、漏電抵抗の合成値Ｒｌを以下の式に基づいて演算する。
【０００４】
【数１】
0004874034.tif 000002
【０００５】
この漏電検出方法は、組電池の漏電を何れの場所からの漏電においても正しく検出できる。しかしながら、この漏電検出方法は、漏電が負荷側にあるのか電池組側にあるのかを判別できない欠点があった。漏電発生点を正しく検出することは、万一故障発生時に故障箇所を特定し、安全性を向上するために必要である。
【０００６】
本発明は、さらにこの欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、漏電が電池組側にあるのか負荷側にあるのかを正確に判定して安全性を向上できる電動車両用の組電池の漏電検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電動車両用の組電池は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
複数の電池を接続して形成される電池組と、前記電池組の高電圧側と低電圧側との二箇所の任意の電池端子とグランドとを接続すると共に、高電圧側の前記電池端子と前記グランドとの間、及び低電圧側の前記電池端子と前記グランドとの間に、漏電検出抵抗と漏電検出スイッチを直列に配置する漏電検出回路とを備え、出力側にコンタクタを介して負荷を接続した電動車両用の組電池において、高電圧側の前記漏電検出スイッチと低電圧側の前記漏電検出スイッチとは、個別のタイミングで開閉可能に構成され、前記漏電検出回路は、前記漏電検出抵抗の電圧を検出する電圧検出手段と、前記漏電検出スイッチをオンオフに制御した複数の状態について前記電圧検出手段が検出する前記漏電検出抵抗の電圧を用いて、漏電抵抗を演算する漏電演算部とを有し、前記漏電演算部は、前記コンタクタをオフに切り換える状態で前記電池組側の漏電抵抗を演算し、コンタクタをオンに切り換える状態で前記電池組側の漏電抵抗と前記負荷側の漏電抵抗との合成抵抗を演算し、この合成抵抗と前記電池組側の漏電抵抗から前記負荷側の漏電抵抗を演算すると共に、予め設定抵抗が設定され、該設定抵抗とそれぞれの漏電抵抗とを比較して、前記電池組側の漏電抵抗が前記設定抵抗よりも小さい場合、前記電池組側の漏電と判定し、前記負荷側の漏電抵抗が前記設定抵抗よりも小さい場合、前記負荷側の漏電と判定するように構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の漏電検出方法は、電池組側と負荷側の漏電を正確に判定して安全性を向上できる。それは、電池組の出力側に接続しているコンタクタをオフに切り換え、負荷を切り離す状態として、電池組側の漏電を検出し、また、コンタクタをオンに切り換えて負荷を接続する状態で、互いに並列に接続される負荷側と電池組側の漏電抵抗を検出するからである。負荷側と電池組側の漏電を正確に検出できる本発明の漏電検出方法によると、組電池を車両に搭載する状態でメンテナンスを能率よく、安全にできる。それは、漏電部分が特定されることから、漏電部分を明確にできるからである。車両に搭載される組電池は、出力側に接続している長いリード線を介して車両負荷、すなわち直流を交流に変換してモータに供給するコンバータに接続される。リード線は出力コネクタ等を介してコンバータに接続される。組電池の漏電が検出されても、その漏電箇所が電池組側にあるのか、あるいは車両の負荷側にあるのかが判別できないと、漏電部位の特定に極めて手間がかかり、メンテナンスが難しくなる。本発明の漏電検出方法は、コンタクタをオンオフに切り換える簡単な方法で、漏電部位が電池組側と負荷側のいずれにあるのかを判定できるので、漏電の補修を簡単かつ能率よくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電動車両用の組電池の漏電検出方法を例示するものであって、本発明は漏電検出方法を以下の方法に特定しない。
【００１１】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１２】
図１は、電動車両用の組電池１が車両に搭載される回路図を示す。この回路図において、電動車両用の組電池１は、複数の電池１０を直列に接続してなる電池組９の出力側にコンタクタ３を介して負荷２を接続している。負荷２は、大容量のコンデンサを並列に接続しているコンバータ４である。コンバータ４は、電池組９から供給される高電圧の直流を三相の交流に変換し、必要ならば昇圧して、車両を走行させるモータ５に供給する。
【００１３】
コンタクタ３は、制御回路６でオンオフに切り換えられる。コンタクタ３は、イグニッションスイッチをオンに切り換えて、車両を走行させる状態でオンに切り換えられて、組電池１からコンバータ４に直流を出力する。イグニッションスイッチがオフに切り換えられるとき、あるいは必要なときにコンタクタ３はオフに切り換えられて、組電池１の出力を遮断する。
【００１４】
組電池１と負荷２の漏電は、図２に示すフローチャートで以下のようにして検出される。
［ｎ＝１のステップ］
コンタクタ３がオン状態かオフ状態かを判定する。
［ｎ＝２のステップ］
コンタクタ３がオフに切り換えられる状態にあると、負荷２が切り離されているので、電池組側の漏電抵抗Ｒ1が検出される。
［ｎ＝３のステップ］
コンタクタ３がオンに切り換えられる状態にあると、組電池１と負荷２が接続されるので、電池組側の漏電抵抗Ｒ1と負荷側の漏電抵抗Ｒ2が並列に接続される。したがって、この状態では、電池組側の漏電抵抗Ｒ1と、負荷側の漏電抵抗Ｒ2の合成抵抗Ｒtが検出される。
［ｎ＝４、５のステップ］
電池組側の漏電抵抗Ｒ1と、電池組側の漏電抵抗Ｒ1と負荷側の漏電抵抗Ｒ2の合成抵抗Ｒtが検出されているかどうかを判定し、漏電抵抗Ｒ1と合成抵抗Ｒtが検出されていると、漏電抵抗Ｒ1と合成抵抗Ｒtから、負荷側の漏電抵抗Ｒ2を演算する。
【００１５】
漏電抵抗Ｒ2は、以下の式で演算される。
Ｒ2＝Ｒt×Ｒ1／（Ｒ1−Ｒt）
【００１６】
漏電抵抗Ｒ1が設定抵抗よりも小さい場合は電池組側の漏電と判定する。また、漏電抵抗Ｒ2が設定抵抗よりも小さい場合は負荷側の漏電と判定する。
【００１７】
漏電抵抗Ｒ1と合成抵抗Ｒtは、本出願人による出願の特開２００５−３３８０１０号公報に記載されるように、以下の方法で検出する。この検出方法は、図１に示す漏電検出回路１１にて漏電抵抗Ｒlを検出する。
【００１８】
図１に示す漏電検出回路１１は、電動車両用の組電池１の漏電を検出するための漏電検出回路であって、複数の電池１０を直列に接続した電池組９の任意の高電圧側と低電圧側との２箇所の電池端子Ａ、Ｂとグランドとの間に、それぞれ直列に接続された漏電検出抵抗Ｒa、Ｒbと、高電圧側の電池端子Ａでの電圧と低電圧側の電池端子Ｂでの電圧を測定する電圧検出手段１２と、漏電検出抵抗Ｒaに発生する電圧を検出する電圧検出回路１３、１４と、電圧検出手段１２と電圧検出回路１３、１４の測定値に基づいて漏電抵抗Ｒlを演算する漏電演算部１５とを備える。
【００１９】
漏電検出抵抗Ｒa、Ｒbは、互いに直列に接続された複数の電池１０の高電圧側と低電圧側の任意の電池端子Ａ、Ｂとグランドとの間に接続している。高電圧側に接続される電検出抵抗Ｒa、Ｒbには、漏電検出スイッチＳＷ1を直列に接続し、低電圧側に接続される電検出抵抗Ｒa、Ｒbには、漏電検出スイッチＳＷ2を直列に接続している。ここで、電池端子Ａ、Ｂは、電池組の両端子でも良い。Ａ、Ｂ点にそれぞれ接続される漏電検出抵抗Ｒa、Ｒbの抵抗値はそれぞれ同じとし、漏電検出スイッチＳＷ1、ＳＷ2は個別のタイミングで開閉可能とする。
【００２０】
電圧検出手段１２は、時間ｔのタイミングで、高電圧側の電池端子Ａでの電圧をＶg11（ｔ）、低電圧側の電池端子Ｂでの電圧をＶg12（ｔ）として測定する。
【００２１】
電圧検出回路１３は、時間ｔのタイミングにおいて、一方の漏電検出スイッチＳＷ1を閉じ、他方の漏電検出スイッチＳＷ2を開いた状態における、高電圧側の漏電検出抵抗Ｒaに発生する電圧をＶl11（ｔ）として検出する。電圧検出回路１４は、時間ｔのタイミングにおいて、一方の漏電検出スイッチＳＷ1を開き、他方の漏電検出スイッチＳＷ2を閉じた状態における、低電圧側の漏電検出抵抗Ｒaに発生する電圧をＶl12（ｔ）として検出する。
【００２２】
漏電演算部１５は、異なる時間ｔを、ｔ1、ｔ2とするとき、以下の数２に基づいて漏電抵抗Ｒlを演算する。すなわち、ｔ1のタイミングにおいて、高電圧側の電池端子Ａでの電圧Ｖg11（ｔ1）と低電圧側の電池端子Ｂでの電圧Ｖg12（ｔ1）を測定すると共に、漏電検出スイッチＳＷ1を閉じて漏電検出スイッチＳＷ2を開き、漏電検出スイッチＳＷ1に接続された漏電検出抵抗Ｒaに発生する電圧Ｖl11（ｔ1）を測定し、また、ｔ2のタイミングにおいて、高電圧側の電池端子Ａでの電圧Ｖg11（ｔ2）と低電圧側の電池端子Ｂでの電圧をＶg12（ｔ2）を測定すると共に、漏電検出スイッチＳＷ1を開いて漏電検出スイッチＳＷ2を閉じ、漏電検出スイッチＳＷ2に接続された漏電検出抵抗Ｒaに発生する電圧Ｖl12（ｔ2）を測定し、以下の式に基づいて漏電抵抗Ｒlを演算する。
【００２３】
【数２】
0004874034.tif 000003
【００２４】
以上の漏電検出回路１１によって、コンタクタ３をオフに切り換える状態で電池組側の漏電抵抗Ｒ1を検出し、また、コンタクタ３をオンに切り換える状態で電池組側の漏電抵抗Ｒ1と負荷側の漏電抵抗Ｒ2の合成抵抗Ｒtを検出し、これらの抵抗値から漏電部位が電池組側であるか負荷側であるかを判別する。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の電動車両用の組電池は、漏電検出回路を備えた組電池として、電気自動車やハイブリッド自動車に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例にかかる電動車両用の組電池の漏電検出方法を詳述する図であって、電動車両用の組電池が車両に搭載される状態を示すブロック回路図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる電動車両用の組電池の漏電検出方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１…組電池
２…負荷
３…コンタクタ
４…コンバータ
５…モータ
６…制御回路
９…電池組
１０…電池
１１…漏電検出回路
１２…電圧検出手段
１３…電圧検出回路
１４…電圧検出回路
１５…漏電検出部
Ｒa…漏電検出抵抗
Ｒb…漏電検出抵抗
ＳＷ1…漏電検出スイッチ
ＳＷ2…漏電検出スイッチ
【図１】
0004874034.tif 000004
【図２】
0004874034.tif 000005