(57)【要約】【課題】地絡検出とコモンモードノイズキャンセルに要するコストと実装面積を低減させる。【解決手段】インバータ回路３は地絡を検出する地絡検出器５を備え、地絡検出器５内の制御部７がスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のスイッチング動作により発生するコモンモード電流Ｉｃに起因するコモンモードノイズをキャンセルするように地絡検出器５を動作させるので、バッテリ内に設置される地絡検出回路又はインバータ回路内に設置されるコモンモードノイズキャンセル回路が不要になり、地絡検出とコモンモードノイズキャンセルに要するコストと実装面積を低減させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ回路を利用して直流入力電圧を交流電圧に変換してモータに供給することにより車両を駆動する車両駆動装置であって、
前記インバータ回路は、地絡を検出する地絡検出器と、スイッチング動作により発生する漏れ電流に起因するコモンモードノイズをキャンセルするように地絡検出器を動作させる制御部を備えることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両駆動装置において、
前記地絡検出器は、前記インバータ回路の負極側母線に一端側が接続されたカップリングコンデンサと、カップリングコンデンサの他端側に矩形波電圧を印加する電圧印加部を備え、カップリングコンデンサの他端側に発生する電圧に基づいて地絡を検出することを特徴とした車両駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車両駆動装置において、
前記制御部は、前記漏れ電流を検出し、検出された漏れ電流を吸収するように前記地絡検出器を動作させることにより、コモンモードノイズをキャンセルすることを特徴とする車両駆動装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の車両駆動装置において、
前記制御部は、前記インバータ回路のスイッチング動作に基づいてコモンモード電圧の時間変化を演算し、演算されたコモンモード電圧の時間変化に応じて前記地絡検出器を動作させることにより、コモンモードノイズをキャンセルすることを特徴とする車両駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路を利用して直流電力を交流電力に変換してモータに出力する車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インバータ回路を利用してバッテリからの直流電力を交流電力に変換してモータに出力する車両駆動装置は、高電圧状態で用いられるために、バッテリ内に地絡（漏電）を検出する検出器を設け、地絡が検出された場合にはモータの駆動を停止する等の安全措置を講じるようにしている（特許文献１参照）。一方このような車両駆動装置では、高電圧状態でインバータ回路のスイッチングを行うと漏れ電流（コモンモード電流）に起因するコモンモードノイズが発生するために、コモンモードノイズを低減するためのコモンモードノイズキャンセル回路がインバータ回路内に設けられている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２５０２０１号公報
【特許文献２】特開２００６−３３３６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
地絡検出機能とコモンモードノイズキャンセル機能の２つの機能を車両駆動装置に持たせる場合、地絡検出回路とコモンモードノイズキャンセル回路の２つのユニットを車両駆動装置に設けなければならないために、車両駆動装置のコスト及び実装面積が増加する。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、地絡検出とコモンモードノイズキャンセルに要するコストと実装面積を低減した車両駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る車両駆動装置では、インバータ回路が、地絡を検出する地絡検出器と、スイッチング動作により発生する漏れ電流に起因するコモンモードノイズをキャンセルするように地絡検出器を動作させる制御部を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る車両駆動装置によれば、バッテリ内に設置される地絡検出回路又はインバータ内に設置されるコモンモードノイズキャンセル回路が不要になるので、地絡検出とコモンモードノイズキャンセルに要するコストと実装面積を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる車両駆動装置の構成について説明する。
【０００８】
〔車両駆動装置の構成〕
本発明の実施形態となる車両駆動装置１は、図1に示すように、強電バッテリ２からの直流電力をインバータ回路３で交流電力にＤＣ／ＡＣ変換して三相モータ（以下、モータと略記）４に供給することにより車両を駆動するものであり、強電バッテリ２，インバータ回路３，及びモータ４を主な構成要素として備える。強電バッテリ２は、インバータ回路３にＤＣ電圧ＶＤを印加する。ＤＣ電圧ＶＤの大きさは図示しないコントロールユニットにより制御される。インバータ回路３は、図示しないコントロールユニットからのＰＷＭ信号に従って強電バッテリ２から入力されたＤＣ電圧ＶＤを利用してモータ４を駆動する。モータ４は、インバータ回路３から供給される交流電力により駆動され、図示しない差動装置とタイヤを介して路面にトルクを伝達することにより車両を駆動する。
【０００９】
〔インバータ回路の構成〕
インバータ回路３は、図1に示すように、互いに並列に接続されたスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４、及びスイッチング素子Ｓ５．Ｓ６のペアを備え、各ペアを構成する２つのスイッチング素子間にモータ４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各電極が接続されている。本実施形態では、これらスイッチング素子のペアに対し並列にコンデンサＣ１が接続されていると共にこれらスイッチング素子のペアに対し直列に地絡検出器５が接続されている。地絡検出器５は、インバータ回路２の負極側母線に接続されたカップリングコンデンサＣ２及び抵抗素子Ｒ１と、カップリングコンデンサＣ２と抵抗素子Ｒ１の接続点Ｐにおける電圧を検出して地絡状態を判断する電圧検出部６と、エミッタ端子が抵抗素子Ｒ１に接続されたＮＰＮ型トランジスタ素子Ｔｒ１と、エミッタ端子が抵抗素子Ｒ１に接続されたＰＮＰ型トランジスタ素子Ｔｒ２と、正極及び負極がそれぞれＮＰＮ型トランジスタ素子Ｔｒ１のコレクタ端子及びＰＮＰトランジスタ素子Ｔｒ２のコレクタ素子に接続された電源電圧ＶＢと、トランジスタ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のオン／オフを制御する制御部７を備える。
【００１０】
〔地絡検出動作〕
この車両駆動装置１は、以下に示す地絡検出処理を実行することにより、地絡（漏電）を検出する。すなわち地絡検出処理の際は、制御部７が、トランジスタ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のオン／オフを切り換えることによりカップリングコンデンサＣ２と抵抗素子Ｒ１の接続点Ｐに矩形波電圧を印加する。地絡していない正常時においてトランジスタ素子Ｔｒ１をオンにした場合、電圧検出部６により検出される接続点Ｐの電圧ＶＡは図２（ａ）に示すように電源電圧ＶＢになる。電圧検出部６は、検出された電圧ＶＡと閾値Ｖｓの大小関係を比較し、この場合は検出された電圧ＶＡは図２（ａ）に示すように閾値Ｖｓ以上であるので、地絡していないと判断する。一方、絶縁抵抗が低下することにより地絡している場合においてトランジスタ素子Ｔｒ１をオンにした場合、電圧検出部６により検出される接続点Ｐの電圧ＶＡは図２（ｂ）に示すように閾値Ｖｓ以下になる。電圧検出部６は、検出された電圧ＶＡと閾値Ｖｓの大小関係を比較し、この場合は検出された電圧ＶＡは閾値Ｖｓ以下であるので、地絡していると判断する。地絡していると判断した場合、電圧検出部６は図示しないコントロールユニットに地絡通報信号を送信し、コントロールユニットは警告又は駆動動作の停止を促す。なお本実施形態では、接続点Ｐの電圧ＶＡが閾値Ｖｓ以上であるか否かに基づいて地絡判断を行ったが、印加する矩形波電圧の立ち下がり直前と立ち上がり直前の電圧振幅の差分に基づいて短絡判断を行っても良い。
【００１１】
〔コモンモードノイズキャンセル処理〕
この車両駆動装置１は、以下に示すコモンモードノイズキャンセル処理を実行することにより、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のスイッチング動作に起因するコモンモードノイズを低減させる。スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のスイッチング動作を行うと強電系（強電バッテリ２及びスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６）と車両ボディ間に図３（ａ）に示すようなコモンモード電圧Ｖｃが発生する。具体的には、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５とスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６を交互にスイッチング動作させる場合、図３に示すように、コモンモード電圧Ｖｃが負から正に変化する区間Ｔ１において車両ボディに漏れ電流Ｉ２が流れ出す。そこでこの車両駆動装置では、区間Ｔ１において制御部７がトランジスタ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２をそれぞれオン状態及びオフ状態に設定する。これにより電流Ｉ１が電源，トランジスタ素子Ｔｒ１，抵抗素子Ｒ１，コンデンサＣ２を通り強電系に流れる。この結果、車両ボディに流出するコモンモード電流Ｉｃは漏れ電流Ｉ２と電流Ｉ１の差分値となるので、地絡検出器５の回路動作をコモンモード電圧の時間変化に合わせることにより、漏れ電流Ｉ２の一部又は全部を電流Ｉ１で吸収し、結果として、車両ボディに流出するコモンモード電流Ｉｃを減少させることができる。
【００１２】
具体的には、制御部７は、以下の数式１を用いることにより、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に入力されるＰＷＭ信号に基づいてインバータ回路３に発生するコモンモード電圧Ｖｃの時間変化を演算する。数式（１）中のパラメータＳｕ，Ｓｖ，Ｓｗは三相モータ４のＵ相，Ｖ相，及びＷ相のスイッチング状態をしめし、正極側のスイッチング素子がオン状態である場合は＋１、正極側のスイッチング素子がオフ状態である場合には−１になる。図３に示す例では、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５とスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６が交互にスイッチング動作しているので、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５がオンである場合、コモンモード電圧ＶｃはＶＤ／２になり、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６がオンである場合には、コモンモード電圧Ｖｃは−ＶＤ／２になる。そしてコモンモード電圧Ｖｃの時間変化が正である場合、制御部７はトランジスタ素子Ｔｒ１をオンにし、コモンモード電圧Ｖｃの時間変化が負である場合には、トランジスタ素子Ｔｒ１をオンにすることにより、車両ボディに流出するコモンモード電流Ｉｃを減少させることができる。
【数１】
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【００１３】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる車両駆動装置１によれば、インバータ回路３は地絡を検出する地絡検出器５を備え、地絡検出器５内の制御部７がスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のスイッチング動作により発生するコモンモード電流Ｉｃに起因するコモンモードノイズをキャンセルするように地絡検出器５を動作させるので、バッテリ内に設置される地絡検出回路又はインバータ回路内に設置されるコモンモードノイズキャンセル回路が不要になり、地絡検出とコモンモードノイズキャンセルに要するコストと実装面積を低減させることができる。
【００１４】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態となる車両駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】正常時及び短絡時における接続点Ｐの電圧変化を示す波形図である。
【図３】本発明の実施形態となるコモンモードノイズキャンセル処理を説明するためのタイミングチャート図である。
【符号の説明】
【００１６】
１：車両駆動装置
２：強電バッテリ
３：インバータ回路
４：モータ
５：短絡検知器
６：電圧検出部
７：制御部
Ｃ１，Ｃ２：コンデンサ素子
Ｒ１：抵抗素子
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６：スイッチング素子
ＶＢ：電源電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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