JP4937293B2

JP4937293B2 - 地絡検知システムを備える電気自動車

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Publication number: JP4937293B2
Application number: JP2009086715A
Authority: JP
Inventors: 充昭矢野; 寿晶武下
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: US20100244850A1; US8264234B2; JP2010239820A

Description

この発明は、非接地電源の接地部（接地）に対する地絡や絶縁状態を検出する地絡検知システムを備える電気自動車に関する。

一般に、電気自動車では、高圧化（例えば、２００［Ｖ］以上）されている電源を車体から絶縁して非接地電源として取り扱う。

このように高圧の非接地電源の地絡（漏電、または絶縁が劣化して絶縁抵抗が下がった状態も含む。）を検知する技術が提案されている（特許文献１）。

この特許文献１に係る技術では、単一の非接地電源の地絡を判定するようにしている。

特開平８−２２６９５０号公報

ところで、近時、第１非接地電源、例えば燃料電池の他、第２非接地電源、例えば蓄電装置（バッテリ等）を用いて、負荷を駆動する電気自動車が提案されているが、これら第１及び第２非接地電源を有する電気自動車の地絡検知システムについては、その構成が明らかになっていない。

この発明はこの種の課題を解決するものであり、第１及び第２非接地電源としての燃料電池及び蓄電装置を有する電気自動車に好適であり絶縁抵抗計測精度（検出精度）の高い地絡検知システムを備える電気自動車を提供することを目的とする。

この発明に係る地絡検知システムを備える電気自動車は、駆動用モータを含む負荷と、前記負荷に、電流流入防止ダイオードを通じて電力を供給し、第１電圧（Ｅ１）を発生する第１非接地電源としての燃料電池と、前記負荷と前記燃料電池との間に一方の入出力端子が接続されるコンバータと、前記コンバータの他方の入出力端子に接続され前記燃料電池より低電圧の第２電圧（Ｅ２（Ｅ２＜Ｅ１））を発生する第２非接地電源としての蓄電装置と、を備える電気自動車において、以下の特徴（１）〜（２）を有する。

（１）前記燃料電池の両端に接続され、前記燃料電池の接地部に対する第１絶縁抵抗を検出する第１絶縁抵抗検出部と、前記蓄電装置の両端に接続され、前記蓄電装置の接地部に対する第２絶縁抵抗を検出する第２絶縁抵抗検出部と、前記第１絶縁抵抗及び前記第２絶縁抵抗を、異常検知閾値と比較し、前記第１絶縁抵抗又は前記第２絶縁抵抗のいずれかが、前記異常検知閾値より小さい値である場合に地絡と判定する地絡判定部と、を備え、前記第１絶縁抵抗検出部と前記第２絶縁抵抗検出部とは、それぞれ、同一結線構成の回路とされ、前記第１絶縁抵抗検出部は、前記燃料電池の前記第１電圧（Ｅ１）に向かって第１所定時間第１コンデンサに充電して第１充電電圧（Ｖ０１）を得、放電した後、前記第１絶縁抵抗を経由して前記燃料電池の前記第１電圧（Ｅ１）に向かって第２所定時間前記第１コンデンサに充電して第２充電電圧（Ｖ１１）を得、前記第１充電電圧（Ｖ０１）と前記第２充電電圧（Ｖ１１）との比に基づき、前記第１絶縁抵抗を算出し、前記第２絶縁抵抗検出部は、前記蓄電装置の前記第２電圧（Ｅ２）に向かって第３所定時間第２コンデンサに充電して第３充電電圧（Ｖ０２）を得、放電した後、前記第２絶縁抵抗を経由して前記蓄電装置の前記第２電圧（Ｅ２）に向かって第４所定時間前記第２コンデンサに充電して第４充電電圧（Ｖ１２）を得、前記第３充電電圧（Ｖ０２）と前記第４充電電圧（Ｖ１２）との比に基づき、前記第２絶縁抵抗を算出し、前記第１絶縁抵抗検出部と前記第２絶縁抵抗検出部とは、異なるタイミングで前記第１絶縁抵抗及び前記第２絶縁抵抗をそれぞれ検出することを特徴とする。

この特徴（１）を備える発明によれば、第１及び第２非接地電源としての燃料電池及び蓄電装置のそれぞれに第１及び第２絶縁抵抗検出部を設ける構成としているので、前記燃料電池の第１絶縁抵抗及び前記蓄電装置の第２絶縁抵抗の検出精度を向上させるとともに、確実且つ正確に検出することができる。

（２）上記の特徴（１）を有する発明において、前記異常検知閾値は、前記第１絶縁抵抗及び第２絶縁抵抗毎に、同一漏洩電流値となる異なる値の第１異常検知閾値と第２異常検知閾値に設定されることを特徴とする。このように設定すれば、第１及び第２非接地電源とも、同一の漏洩電流にて地絡の有無を判定することができる。

上記の特徴（１）又は（２）を有する発明によれば、第１及び第２絶縁抵抗検出部をそれぞれ、いわゆるフライングキャパシタ方式で構成することができる。

この発明によれば、第１及び第２非接地電源としての燃料電池及び蓄電装置を有する電気自動車の絶縁抵抗の検出精度を向上することができる。

この発明の一実施形態に係る地絡システムを備える電気自動車の全体構成図である。ＤＣ／ＤＣコンバータの回路図である。インバータの回路図である。第１絶縁抵抗検出部の回路図である。第２絶縁抵抗検出部の回路図である。絶縁抵抗の計測の原理動作説明に供されるタイムチャートである。電源電圧計測期間（充電期間）の説明図である。コンデンサ電圧読込・放電期間の説明図である。＋側地絡計測期間（充電期間）の説明図である。絶縁抵抗の大小と所定時間内での充電電圧の変化の対応説明図である。電圧比と絶縁抵抗値の関係説明特性図である。第１非接地電源の中途で地絡している例の説明図である。第２非接地電源の中途で地絡している例の説明図である。地絡している電源の違いによる充電時間の対応説明図である。地絡している電源の違いによる絶縁抵抗の読込値の説明図である。第１非接地電源と第２非接地電源の電圧差による地絡抵抗の検出程度の説明図である。第１非接地電源と第２非接地電源の電圧差が大きい場合に地絡抵抗検出が不可の例の説明図である。この発明の一実施例の動作説明に供されるタイムチャートである。電圧比と第１絶縁抵抗との対応関係説明図である。電圧比と第２絶縁抵抗との対応関係説明図である。この発明の他の実施形態に係る地絡システムを備える電気自動車の全体構成図である。

以下、この発明に係る地絡検知システムを備える電気自動車の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、一実施形態に係る電気自動車１０の全体構成図を示している。

この電気自動車１０は、基本的には、第１主回路配線１Ｐ、１Ｎ間に電圧Ｅ１を発生する第１非接地電源（第１直流電源）としての燃料電池（Fuel Cell）１４（第１非接地電源１４ともいう。）と、第２主回路配線２Ｐ、２Ｎ間に電圧Ｅ２（Ｅ１＞Ｅ２）を発生する第２非接地電源（第２直流電源）としてのバッテリ１２（蓄電装置であり第２非接地電源１２ともいう。）とから構成されるハイブリッド直流電源装置と、このハイブリッド直流電源装置からインバータ２２を通じて電力が供給される負荷である走行駆動用のモータ１６とから構成される。なお、燃料電池１４とインバータ２２との間には、燃料電池１４への電流の流入を防止するダイオード１５が挿入されている。

燃料電池１４は、例えば固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。燃料電池１４には、反応ガス供給部１８が配管を通じて接続されている。反応ガス供給部１８は、一方の反応ガスである水素（燃料ガス）を貯留する水素タンク（不図示）と、他方の反応ガスである空気（酸化剤ガス）を圧縮するコンプレッサ（不図示）を備えている。反応ガス供給部１８から燃料電池１４に供給された水素と空気の燃料電池１４内での電気化学反応により生成された発電電流がモータ１６とバッテリ１２に供給される。

燃料電池システム１１は、燃料電池１４及び反応ガス供給部１８の制御を含め電気自動車１０の全体を制御するＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）４０（制御部）を有する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、一方側が第２主回路配線２Ｐ、２Ｎ及び開閉器４２を通じてバッテリ１２に接続され、他方側が第１主回路配線１Ｐ、１Ｎを通じて燃料電池１４とモータ１６側に接続されたチョッパ型の電圧変換装置である。

図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の回路図を示す。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、バッテリ１２の電圧Ｅ２を燃料電池１４側の電圧Ｅ１（Ｅ２＜Ｅ１）に電圧変換（昇圧変換）するとともに、燃料電池１４側の電圧Ｅ１をバッテリ１２側の電圧Ｅ２に電圧変換（降圧変換）する昇降圧型の電圧変換装置である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、ＥＣＵ４０により駆動される３相の相アームＰＡ、ＱＡ、ＲＡと、リアクトル９０とから構成される。

Ｐ相アームＰＡは、上アーム素子（上アームスイッチング素子８１ｐとダイオード８３ｐ）と下アーム素子（下アームスイッチング素子８２ｐとダイオード８４ｐ）とで構成される。

Ｑ相アームＱＡは、上アーム素子（上アームスイッチング素子８１ｑとダイオード８３ｑ）と下アーム素子（下アームスイッチング素子８２ｑとダイオード８４ｑ）とで構成される。

Ｒ相アームＲＡは、上アーム素子（上アームスイッチング素子８１ｒとダイオード８３ｒ）と下アーム素子（下アームスイッチング素子８２ｒとダイオード８４ｒ）とで構成される。

上アームスイッチング素子８１ｐ、８１ｑ、８１ｒと下アームスイッチング素子８２ｐ、８２ｑ、８２ｒには、それぞれ例えばＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等が採用される。

リアクトル９０は、各相アームＰＡ、ＱＡ、ＲＡの中点（共通接続点）とバッテリ１２の正極との間に挿入され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０により電圧Ｅ２と電圧Ｅ１との間で電圧を変換する際に、エネルギを放出及び蓄積する作用を有する。

平滑用のコンデンサ９４、９６がそれぞれ第２主回路配線２Ｐ、２Ｎ及び第１主回路配線１Ｐ、１Ｎ間に挿入される。

アームスイッチング素子８１ｐ、８１ｑ、８１ｒ、８２ｐ、８２ｑ、８２ｒは、ＥＣＵ４０から供給されるゲート駆動信号（駆動電圧）のレベルによりオンオフが切り替えられる。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、３相アーム交替駆動動作又は全相同時駆動動作で動作する。

図３は、インバータ２２の回路図を示す。インバータ２２は、３相フルブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行い、直流を３相の交流に変換してモータ１６のＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに供給する一方、回生動作に伴う交流／直流変換後の直流を第１主回路配線１Ｐ、１Ｎ側からＤＣ／ＤＣコンバータ２０を通じて第２主回路配線２Ｐ、２Ｎ側に供給し、バッテリ１２を充電等する。

インバータ２２は、ＥＣＵ４０により駆動されるＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等のスイッチング素子５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ、５２ｕ、５２ｖ、５２ｗと、逆方向接続されたダイオード５３ｕ、５３ｖ、５３ｗ、５４ｕ、５４ｖ、５４ｗとから構成される。

再び、図１において、モータ１６は、トランスミッション２４を通じて車輪２６を回転する。なお、実際上、インバータ２２とモータ１６を併せて負荷２３という。

第２主回路配線２Ｐ、２Ｎ間に開閉器４２を介して接続される高圧（High Voltage）のバッテリ１２は、蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えばリチウムイオン２次電池又はキャパシタ等を利用することができる。この実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。

ＥＣＵ４０は、上述したように、燃料電池システム１１の他、開閉器４２，ＤＣ／ＤＣコンバータ２０、負荷２３及び後述する第１及び第２絶縁抵抗検出部５１、５２等、電気自動車１０全体を統括して制御するマイクロコンピュータ等から構成される。なお、ＥＣＵ４０に対してメインスイッチ３５（電源スイッチ）が接続され、このメインスイッチ３５は、電気自動車１０及び燃料電池システム１１をオン（起動又は始動）オフ（停止）するイグニッションスイッチとしての機能を有する。

さらに、第１主回路配線１Ｐ、１Ｎに接続された燃料電池１４、インバータ２２及びモータ１６の地絡を絶縁抵抗ＲＬ１の値により検出する第１絶縁抵抗検出部５１が第１主回路配線１Ｐ、１Ｎ間に設けられ、第２主回路配線２Ｐ、２Ｎに接続されたバッテリ１２の地絡を絶縁抵抗ＲＬ２の値により検出する第２絶縁抵抗検出部５２が第２主回路配線２Ｐ、２Ｎ間に設けられる。

第１及び第２絶縁抵抗検出部５１、５２及び機能手段としての地絡判定部３９（比較部）を有するＥＣＵ４０により地絡検知システムが構成される。

図４は、第１絶縁抵抗検出部５１の回路図を示している。図５は、第２絶縁抵抗検出部５２の回路図を示している。なお、第１及び第２絶縁抵抗検出部５１、５２の回路結線構成は同一である。

図４（図５）において、第１主回路配線１Ｐ、１Ｎ（第２主回路配線２Ｐ、２Ｎ）間に、スイッチＳＷ１（ＳＷ１１）とスイッチＳＷ２（ＳＷ２１）の一端が接続され、スイッチＳＷ１（ＳＷ１１）の他端が抵抗値Ｒ１（Ｒ１１）の抵抗器１０１（１１１）の一端に接続される。抵抗器１０１（１１１）の他端が抵抗値Ｒ４（Ｒ４１）の抵抗器１０４（１１４）の一端、スイッチＳＷ３（ＳＷ１３）の一端、及び容量Ｃ１（Ｃ１１）のコンデンサ１０６（１１６）の一端に接続される。

抵抗器１０４（１１４）の他端は、スイッチＳＷ４（ＳＷ４１）を通じて、接地（車体、車体グラウンド）との間の電圧値（電圧）Ｖを計測する電圧センサ（電圧計）５０ａ（５０ｂ）に接続されるとともに、検出電圧値ＶがＥＣＵ４０のメモリ（記憶部）に記憶される。スイッチＳＷ３（ＳＷ３１）の他端は、抵抗値ＲＳ１（ＲＳ１１）の抵抗器１０３（１１３）を通じて接地される。

コンデンサ１０６（１１６）の他端は、スイッチＳＷ２（ＳＷ２１）の他端に接続されるとともに、スイッチＳＷ５（ＳＷ５１）を介し、抵抗値Ｒ５（Ｒ５１）の抵抗器１０５（１１５）を通じて接地される。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ４（ＳＷ１１〜ＳＷ５１）の開閉タイミングは、ＥＣＵ４０（開閉器の開閉タイミング制御部）により制御される。

基本的には以上のように構成される地絡検知システムを備える電気自動車１０の地絡検知動作について以下のＡ、Ｂ、Ｃの順に説明する。

Ａ．第１及び第２絶縁抵抗検出部５１、５２による絶縁抵抗計測（検出）の動作原理の説明
Ｂ．この発明の前提となる、第１絶縁抵抗検出部５１のみが存在し、第２絶縁抵抗検出部５２が存在しない場合の問題点（課題）の説明
Ｃ．この発明の実施形態に係る第１及び第２絶縁抵抗検出部５１、５２の両方が存在する場合の動作説明

まず、Ａ．第１及び第２絶縁抵抗検出部５１、５２による絶縁抵抗計測（検出）の動作原理について、第１絶縁抵抗検出部５１を例として説明する。

図６は、絶縁抵抗ＲＬの計測の動作説明に供されるタイムチャートである。「Ｉ：電源電圧計測期間」の時点ｔ０〜ｔ１の第１立ち上がり時間（第１所定時間）Ｔ１ｒでは、図７に示すように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２が閉じられ、コンデンサ１０６に第１非接地電源１４の電圧Ｅ１［Ｖ］に向かって次の（１）式で示す充電が遂行される。
Ｖ０＝Ｅ１［１−ｅｘｐ｛−（Ｔ１ｒ／Ｒ１×Ｃ１）｝］ …（１）

この電圧Ｖ０が、図８に示すように、時点ｔ１において、スイッチＳＷ１、ＳＷ２が開かれ、スイッチＳＷ４、ＳＷ５が閉じられて、電圧センサ５０ａにより計測され、ＥＣＵ４０のメモリに記憶される。ＥＣＵ４０と電圧センサ５０ａは、時点ｔ１から時点２の間ピークホールド回路として動作する。時点ｔ１〜ｔ２は、「ＩＩ．コンデンサ電圧読込・放電期間」である。なお、放電は、図８の矢印の経路に示すように、電圧センサ５０ａの内部抵抗を通じて行われる。

なお、時点ｔ０〜ｔ２間では、コンデンサ１０６への充電について、車体（接地）と、第１非接地電源１４の＋側との間の絶縁抵抗ＲＬ（抵抗値もＲＬ［Ω］とする。）の影響のない回路接続になっていることが分かる。

次に、「ＩＩＩ．＋側地絡計測期間」の時点ｔ２〜ｔ３の第２立ち上がり時間（第２所定時間）Ｔ２ｒでは、図９に示すように、スイッチＳＷ２、ＳＷ３が閉じられ、第１非接地電源１４の＋側から、絶縁抵抗ＲＬ（ここでは、第１絶縁抵抗ＲＬ１をＲＬとして説明する。）、抵抗器１０３、スイッチＳＷ３、コンデンサ１０６、スイッチＳＷ２、及び第１非接地電源１４の−側に至る経路で電流がながれ、コンデンサ１０６に第１非接地電源１４の電圧Ｅ１［Ｖ］に向かって次の（２）式で示す充電が遂行される。
Ｖ１＝Ｅ１［１−ｅｘｐ｛−（Ｔ２ｒ／（ＲＬ＋ＲＳ１）×Ｃ１）｝］
…（２）

この電圧Ｖ１が、図８に示したのと同様の接続回路で（スイッチＳＷ１、ＳＷ２が開かれ、スイッチＳＷ４、ＳＷ５が閉じられる。）、電圧センサ５０ａにより計測され、ＥＣＵ４０のメモリに記憶される。ＥＣＵ４０と電圧センサ５０ａは、時点ｔ３から時点４の間ピークホールド回路として動作する。時点ｔ３〜ｔ４は、「ＩＶ．コンデンサ電圧読込・放電期間」である。上記のように、コンデンサ１０６は、フライングキャパシタとして作用している。

この場合、絶縁抵抗の大小と所定時間内での充電電圧の変化の対応説明図である図１０に示すように、電圧Ｖ１は、（２）式から電流制限抵抗がＲＬ＋ＲＳ１であることが分かるので、絶縁抵抗ＲＬが大きいほど、時定数が大きくなって、第２所定時間Ｔ２ｒでの電圧Ｖ１が小さくなり、絶縁抵抗ＲＬが小さいほど、充電電圧Ｖ１は、第１非接地電源１４の電圧（電源電圧）Ｅ１に近づくことが分かる。

よって、電圧比Ｖ０／Ｖ１と絶縁抵抗（絶縁抵抗値）ＲＬの関係を示す図１１の特性１１０例に示すように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ０の比Ｖ０／Ｖ１から絶縁抵抗ＲＬを求めることができる。

なお、地絡は、第１非接地電源１４の＋側（正極）から起こる場合と、第１非接地電源１４の途中｛燃料電池１４は、燃料電池セルを積層（直列に接続）したスタック構成となっているので、いずれかのセル位置｝で起こる場合があるが、この場合には、特許文献１に示されているように、−側（負極）での絶縁抵抗の検出を行うことで、誤差を相殺することができる。すなわち、負極から地絡している箇所までの電圧をＥ１Ｌ、地絡している箇所から正極までの電圧をＥ１Ｈとすると、Ｅ１Ｌ＋Ｅ１Ｈ＝Ｅ１となるので、誤差を相殺することができる。

例えば、図１２に示すように、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３が閉じているときの電圧Ｖ１は、次の（３）式で求めることができる。
Ｖ１＝Ｅ１Ｌ［１−ｅｘｐ｛−（Ｔ２ｒ／（ＲＬ＋ＲＳ１）×Ｃ１）｝］
…（３）

次いで、ＥＣＵ４０の地絡判定部３９は、安全性を考慮した所定漏電電流以下となる絶縁抵抗閾値である異常検知閾値Ｒｘ［Ω］（基準値）と、計測した絶縁抵抗ＲＬとを比較し、絶縁抵抗ＲＬが異常検知閾値Ｒｘより小さい値である場合（ＲＬ＜Ｒｘ）に地絡と判定し、警告を行う。

次に、Ｂ．この発明の前提となる、第１絶縁抵抗検出部５１のみが存在し、第２絶縁抵抗検出部５２が存在しない場合の問題点（課題）について説明する。

図１３に示すように、第１絶縁抵抗検出部５１のみが存在していて、第２非接地電源１２が途中で地絡（絶縁抵抗が下がっている）している場合を考える。この場合、図６に示したタイムチャートが適用され、第１非接地電源１４の絶縁抵抗ＲＬを検出しようとする場合、図７に示したように結線され、上記（１）式で電圧Ｖ０が計測される。

次いで、第１非接地電源１４の絶縁抵抗ＲＬを検出するために、図９（図１３）に示すように結線すると、実際に地絡しているのは、第２非接地電源１２であるため、図１３の経路で電流が流れるので、電圧Ｖ１は、次の（４）式で求められる。
Ｖ１＝Ｅ２Ｌ［１−ｅｘｐ｛−（Ｔ２ｒ／（ＲＬ＋ＲＳ１）×Ｃ１）｝］
…（４）

ところが、地絡している箇所から第１非接地電源１４の正極までの電圧をＥ２Ｈとすると、Ｅ２Ｈ＋Ｅ２Ｌ＝Ｅ１となるため、特許文献１に係る手法を用いても誤差を消すことができない。

すなわち、図１４の充電特性図を参照して説明すると、同じ値の絶縁抵抗ＲＬであっても、電圧Ｅ１の第１非接地電源１４側に（地絡が）存在する場合と、電圧Ｅ２（Ｅ２＜Ｅ１）側に（地絡が）存在する場合で、電圧Ｖ１の計測結果が異なってしまう。換言すれば、第１絶縁抵抗検出部５１のみが存在する場合には、電圧Ｅ１基準で計測するため、電圧Ｅ２の第２非接地電源１２側に地絡（絶縁抵抗ＲＬ）がある場合には、第２所定時間Ｔ２ｒの充電時間での到達電圧Ｖ１がＶ１ｂと、第１非接地電源１４側に地絡（絶縁抵抗ＲＬ）がある場合の到達電圧Ｖ１ｆｃに比べて低くなる。換言すれば、電圧Ｅ２の第２非接地電源１２側に地絡（絶縁抵抗ＲＬ）がある場合には、立ち上がり時間が長くなるので絶縁抵抗ＲＬを高めに読み込んでしまうという問題がある。

図１５に示す電圧比に対する絶縁抵抗の特性１１１を参照して説明すると、第１絶縁抵抗検出部５１のみで電圧Ｅ１基準で絶縁抵抗ＲＬを計測すると、地絡（絶縁抵抗ＲＬ）が、電圧Ｅ２の第２非接地電源１２側にある場合には比Ｖ０／Ｖ１＝Ｖ０／Ｖ１ｂが高くなり、絶縁抵抗ＲＬを高めに読み込んでしまう。地絡（絶縁抵抗ＲＬ）が、電圧Ｅ１の第１非接地電源１４側にある場合には比Ｖ０／Ｖ１＝Ｖ０／Ｖ１ｆｃが小さくなり、絶縁抵抗ＲＬを正確に精度よく読み込むことができる。

この傾向は、電圧Ｅ１と電圧Ｅ２の差が大きくなるほど顕著に現れる。よって、図１６に示すように、差ΔＶ（Ｅ１−Ｅ２）が小さい場合には、異常検知閾値Ｒｘと、Ｅ１側、Ｅ２側での絶縁抵抗ＲＬ（Ｅ１側結果、Ｅ２側結果）とを比較することにより地絡を検出することができるが、図１７に示すように、差ΔＶ（Ｅ１−Ｅ２）が大きい場合には、異常検知閾値Ｒｘと、Ｅ１側、Ｅ２側での絶縁抵抗ＲＬ（Ｅ１側結果、Ｅ２側結果）とを比較しても、地絡を検出することができない。

Ｃ．この発明の一実施形態に係る第１及び第２絶縁抵抗検出部５１、５２の両方が存在する場合の動作を図１、図１８を参照して説明する。

ＥＣＵ４０は、時点ｔａ〜時点ｔｂの間で第１絶縁抵抗検出部５１を作動させる動作信号を該第１絶縁抵抗検出部５１に出力し、その後、異なるタイミングの時点ｔｃ〜ｔｄの間で第２絶縁抵抗検出部５２を作動させる動作信号を該第２絶縁抵抗検出部５２に出力する。

この場合、第１絶縁抵抗検出部５１は、第１非接地電源１４の電圧Ｅ１に向かって第１所定時間Ｔ１ｒコンデンサ１０６（容量Ｃ１）に充電して充電電圧Ｖ０１を得（時点ｔ０）、放電した後（時点ｔ２）、第１絶縁抵抗ＲＬ１（図７のＲＬ）を経由して第１非接地電源１４の電圧Ｅ１に向かって第２所定時間Ｔ２ｒコンデンサ１０６に充電して充電電圧Ｖ１１を得（同時点ｔ２）、前記充電電圧Ｖ０１とＶ１１との比（Ｖ０１／Ｖ１１）に基づき、図１１に対応する図１９に示す特性１１０を用いて第１絶縁抵抗ＲＬ１を算出する。

次に、第２絶縁抵抗検出部５２は、第２非接地電源１２の電圧Ｅ２に向かって第３所定時間Ｔ１２ｒコンデンサ１０６（容量Ｃ１１）に充電して充電電圧Ｖ０２を得（時点ｔ１１）、放電した後（時点ｔ１２）、第２絶縁抵抗ＲＬ２を経由して第２非接地電源１２の電圧Ｅ２に向かって第４所定時間Ｔ２２ｒコンデンサ１１６に充電して充電電圧Ｖ１２を得、充電電圧Ｖ０２とＶ１２との比（Ｖ０２／Ｖ１２）に基づき、図２０に示す特性２１０を用いて第２絶縁抵抗ＲＬ２を算出する。

このように、第１非接地電源１４の電圧Ｅ１及び第２非接地電源１２の電圧Ｅ２を基準にそれぞれタイミングをずらして第１及び第２絶縁抵抗ＲＬ１、ＲＬ２を計測することで、絶縁抵抗ＲＬ（ＲＬ１、ＲＬ２）の検出精度を高めることができる。

次いで、地絡判定部３９は、計測した第１絶縁抵抗ＲＬ１及び第２絶縁抵抗ＲＬ２を、それぞれ異常検知閾値Ｒｘ１（図１９）、Ｒｘ２（図２０）と大小比較し、第１絶縁抵抗ＲＬ１又は第２絶縁抵抗ＲＬ２のいずれかが、異常検知閾値Ｒｘ１、Ｒｘ２より小さい値（ＲＬ１＜Ｒｘ１又はＲＬ２＜Ｒｘ２）である場合に地絡と判定し、警告する。

なお、異常検知閾値Ｒｘ１、Ｒｘ２は同じ値としてもよいが、漏洩電流が所定値（漏洩電流が同値）以上、例えば電源規格等で定められた規格値以上となる異なる値に設定することが好ましい。

なお、この発明は、上述した実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、例えば、図２１の他の実施形態の全体構成図に示すように、インバータ２２の入力側に第３絶縁抵抗検出部５３を設け、タイミングをずらして第１〜第３絶縁抵抗検出部５１〜５３を作動させて、第１〜第３絶縁抵抗ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３を計測する構成に変更する等、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…地絡検知システムを備える電気自動車
１２…第２非接地電源（バッテリ）１４…第１非接地電源（燃料電池）
３９…地絡判定部４０…ＥＣＵ
５１〜５３…第１〜第３絶縁抵抗検出部

Claims

駆動用モータを含む負荷と、前記負荷に、電流流入防止ダイオードを通じて電力を供給し、第１電圧（Ｅ１）を発生する第１非接地電源としての燃料電池と、前記負荷と前記燃料電池との間に一方の入出力端子が接続されるコンバータと、前記コンバータの他方の入出力端子に接続され前記燃料電池より低電圧の第２電圧（Ｅ２（Ｅ２＜Ｅ１））を発生する第２非接地電源としての蓄電装置と、を備える電気自動車において、
前記燃料電池の両端に接続され、前記燃料電池の接地部に対する第１絶縁抵抗を検出する第１絶縁抵抗検出部と、
前記蓄電装置の両端に接続され、前記蓄電装置の接地部に対する第２絶縁抵抗を検出する第２絶縁抵抗検出部と、
前記第１絶縁抵抗及び前記第２絶縁抵抗を、異常検知閾値と比較し、前記第１絶縁抵抗又は前記第２絶縁抵抗のいずれかが、前記異常検知閾値より小さい値である場合に地絡と判定する地絡判定部と、
を備え、
前記第１絶縁抵抗検出部と前記第２絶縁抵抗検出部とは、それぞれ、同一結線構成の回路とされ、
前記第１絶縁抵抗検出部は、前記燃料電池の前記第１電圧（Ｅ１）に向かって第１所定時間第１コンデンサに充電して第１充電電圧（Ｖ０１）を得、放電した後、前記第１絶縁抵抗を経由して前記燃料電池の前記第１電圧（Ｅ１）に向かって第２所定時間前記第１コンデンサに充電して第２充電電圧（Ｖ１１）を得、前記第１充電電圧（Ｖ０１）と前記第２充電電圧（Ｖ１１）との比に基づき、前記第１絶縁抵抗を算出し、
前記第２絶縁抵抗検出部は、前記蓄電装置の前記第２電圧（Ｅ２）に向かって第３所定時間第２コンデンサに充電して第３充電電圧（Ｖ０２）を得、放電した後、前記第２絶縁抵抗を経由して前記蓄電装置の前記第２電圧（Ｅ２）に向かって第４所定時間前記第２コンデンサに充電して第４充電電圧（Ｖ１２）を得、前記第３充電電圧（Ｖ０２）と前記第４充電電圧（Ｖ１２）との比に基づき、前記第２絶縁抵抗を算出し、
前記第１絶縁抵抗検出部と前記第２絶縁抵抗検出部とは、異なるタイミングで前記第１絶縁抵抗及び前記第２絶縁抵抗をそれぞれ検出する
ことを特徴とする地絡検知システムを備える電気自動車。
請求項１記載の地絡検知システムを備える電気自動車において、
前記異常検知閾値は、前記第１絶縁抵抗及び第２絶縁抵抗毎に、同一漏洩電流値となる異なる値の第１異常検知閾値と第２異常検知閾値に設定される
ことを特徴とする地絡検知システムを備える電気自動車。