JP2009261133A - 電動車両、絶縁抵抗低下検出方法およびその検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】車両外部の電源から蓄電装置の充電時に充電ケーブルに設けられた漏電検知器が動作した場合に、車両において絶縁抵抗低下部位を特定可能とする。
【解決手段】充電モード時に充電ケーブルに設けられた漏電検知器３３４によって漏電が検知されると、漏電検知を示す情報が車両のＥＣＵ２２０へ送信され、充電異常停止フラグが記憶部２３０に記憶される。そして、コネクタ３１０が充電インレット２１０から外される走行モード時、ＥＣＵ２２０は、ＤＦＲ２０２を操作してＡＣポート２００と電気システムとの接続／切離しを行なうことにより、絶縁抵抗低下検出器を用いてＡＣポート２００における絶縁抵抗の低下の有無を判定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両外部の電源から充電ケーブルを介して電力を受け、車両走行用の電力を蓄える蓄電装置を前記電源から充電可能な電動車両において、絶縁抵抗の低下を検出する技術に関する。

特許第３９１５２１９号公報（特許文献１）は、車両外部の電源を用いて電気自動車のバッテリを充電する際の漏電防止技術を開示する。この公報に開示される充電装置においては、バッテリを充電する際に、充電リレーの閉動作に先立って漏電テストリレーを閉動作させて充電回路を強制短絡させた場合の充電回路の電圧が検出される。そして、検出電圧がゼロでなく漏電リレーが動作していないと判定されると、漏電リレーが異常であるとして充電リレーの閉動作が禁止される。

この充電装置によれば、充電に先立って外部電源と車両との間に設けられた漏電遮断器の動作が確認され、漏電遮断器が正常に動作する場合にのみ外部電源と車両との接続を行なうことにより円滑にバッテリの充電を行なうことができる（特許文献１参照）。
特許第３９１５２１９号公報 特開２００３−２１９５５１号公報 特開２００７−１５７６３１号公報

上記公報に記載の充電装置は、充電に先立って漏電遮断器が正常に動作するかを確認できる点で有用であるが、この充電装置では、充電時に漏電遮断器が動作して漏電が検知された場合、漏電部位を具体的に特定することまでは想定しておらず、漏電部位の調査が別途必要である。

それゆえに、この発明の目的は、車両外部の電源から蓄電装置の充電時に漏電検知器が動作した場合に、絶縁抵抗低下部位を特定可能な電動車両を提供することである。

また、この発明の別の目的は、車両外部の電源から蓄電装置の充電時に漏電検知器が動作した場合に、絶縁抵抗低下部位を特定可能な絶縁抵抗低下検出方法およびその検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することである。

この発明によれば、電動車両は、車両外部の電源から充電ケーブルを介して電力を受け、車両走行用の電力を蓄える蓄電装置を車両外部の電源から充電可能な電動車両であって、充電ポートと、記憶部と、絶縁抵抗低下検出装置とを備える。充電ポートは、車両外部の電源からの充電が行なわれる充電モード時に充電ケーブルから供給される電力を受ける。記憶部は、充電モード時に充電ケーブルに設けられた漏電検知器によって漏電が検知されたとき、漏電検知を示す情報を漏電検知器から受けて記憶する。絶縁抵抗低下検出装置は、漏電検知を示す情報が記憶部に記憶されているとき、当該電動車両が走行可能な走行モード時に充電ポートその他所定部位の絶縁抵抗の低下を特定可能に構成される。

好ましくは、絶縁抵抗低下検出装置は、充電ポートその他所定部位を含む電気システムに電圧を印加し、充電ポートその他所定部位の各々を電気的に切離したときの電圧の変化に基づいて絶縁抵抗低下部位を特定する。

さらに好ましくは、電動車両は、充電ポートを電気システムと電気的に接続／切離可能なリレーをさらに備える。絶縁抵抗低下検出装置は、走行モード時にリレーを操作することによって充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無を判定する。

さらに好ましくは、絶縁抵抗低下検出装置は、リレーを接続状態としたときに電圧の低下が検出されないとき、絶縁抵抗低下部位は車両外部であると判定する。また、絶縁抵抗低下検出装置は、リレーを接続状態としたときに電圧の低下が検出され、かつ、リレーを非接続状態としたときに電圧の復帰が検出されたとき、絶縁抵抗低下部位は充電ポートであると判定する。また、絶縁抵抗低下検出装置は、リレーの操作に拘わらず電圧の低下が検出されるとき、絶縁抵抗低下部位は車両内の充電ポート以外の部位であると判定する。

好ましくは、絶縁抵抗低下検出装置は、当該電動車両の速度が所定値以上のとき、リレーを操作することによって充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無を判定する。

また、好ましくは、絶縁抵抗低下検出装置は、充電ケーブルが接続される充電口の蓋が閉状態のとき、リレーを操作することによって充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無を判定する。

また、この発明によれば、絶縁抵抗低下検出方法は、車両外部の電源から充電ケーブルを介して電力を受け、車両走行用の電力を蓄える蓄電装置を車両外部の電源から充電可能な電動車両における絶縁抵抗低下検出方法である。電動車両は、車両外部の電源からの充電が行なわれる充電モード時に充電ケーブルから供給される電力を受ける充電ポートを含む。そして、絶縁抵抗低下検出方法は、充電モード時に充電ケーブルに設けられた漏電検知器によって漏電が検知されると、漏電検知を示す情報を漏電検知器から受けて記憶するステップと、漏電検知を示す情報が記憶されているとき、電動車両が走行可能な走行モード時に充電ポートその他所定部位の絶縁抵抗の低下を特定するステップとを備える。

好ましくは、絶縁抵抗の低下を特定するステップにおいて、充電ポートその他所定部位を含む電気システムに電圧が印加され、充電ポートその他所定部位の各々を電気的に切離したときの電圧の変化に基づいて絶縁抵抗低下部位が特定される。

さらに好ましくは、電動車両は、充電ポートを電気システムと電気的に接続／切離可能なリレーをさらに含む。そして、絶縁抵抗の低下を特定するステップにおいて、走行モード時にリレーを操作することによって充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無が判定される。

さらに好ましくは、絶縁抵抗の低下を特定するステップは、リレーを接続状態としたときに電圧の低下が検出されないとき、絶縁抵抗低下部位は車両外部であると判定するサブステップと、リレーを接続状態としたときに電圧の低下が検出され、かつ、リレーを非接続状態としたときに電圧の復帰が検出されたとき、絶縁抵抗低下部位は充電ポートであると判定するサブステップと、リレーの操作に拘わらず電圧の低下が検出されるとき、絶縁抵抗低下部位は車両内の充電ポート以外の部位であると判定するサブステップとを含む。

好ましくは、絶縁抵抗低下検出方法は、電動車両の速度が所定値以上か否かを判定するステップをさらに備える。そして、電動車両の速度が所定値以上であると判定されたとき、絶縁抵抗の低下を特定するステップにおいて、リレーを操作することによって充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無が判定される。

また、好ましくは、絶縁抵抗低下検出方法は、充電ケーブルが接続される充電口の蓋が閉状態か否かを判定するステップをさらに備える。そして、充電口の蓋が閉状態であると判定されたとき、絶縁抵抗の低下を特定するステップにおいて、リレーを操作することによって充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無が判定される。

また、この発明によれば、記録媒体は、コンピュータ読取可能な記録媒体であって、上述したいずれかの絶縁抵抗低下検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録する。

この発明においては、充電モード時に充電ケーブルに設けられた漏電検知器によって漏電が検知されると、漏電検知を示す情報が車両に送信され、車両にて記憶される。そして、漏電検知を示す情報が記憶されていることに基づいて、電動車両が走行可能な走行モード時に充電ポートその他所定部位の絶縁抵抗の低下が特定される。

したがって、この発明によれば、車両外部の電源から蓄電装置の充電時に漏電検知器が動作した場合に、絶縁抵抗低下部位を特定することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による電動車両に搭載される電気システムの機能ブロック図である。図１を参照して、電気システム１０は、第１蓄電装置１１０と、第１ＳＭＲ（System Main Relay）１２０と、第１コンバータ１３０と、第２蓄電装置１１２と、第２ＳＭＲ１２２と、第２コンバータ１３２と、第１インバータ１４０と、第２インバータ１４２と、第３インバータ１４４と、第１ＭＧ（Motor Generator）１５０と、第２ＭＧ１５２と、リアＭＧ１５４とを備える。また、電気システム１０は、エアコンインバータ１６０と、エアコンコンプレッサ１７０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０と、絶縁抵抗低下検出器１９０とをさらに備える。さらに、電気システム１０は、ＡＣポート２００と、充電インレット２１０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２２０と、記憶部２３０とをさらに備える。

第１蓄電装置１１０は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。第１蓄電装置１１０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。第１蓄電装置１１０には、後述のように、第１ＭＧ１５０、第２ＭＧ１５２およびリアＭＧ１５４によって発電される電力の他、車両外部の電源から供給される電力が蓄えられる。

第１ＳＭＲ１２０は、第１蓄電装置１１０と第１コンバータ１３０との間に設けられる。第１ＳＭＲ１２０は、ＥＣＵ２２０からの指令に基づいてオン／オフされる。第１コンバータ１３０は、正極線ＰＬ１に接続されるリアクトル（図示せず）と主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬ間に直列接続される上下アーム（図示せず）とから成る直流チョッパ型の昇圧回路から成る。第１コンバータ１３０は、ＥＣＵ２２０からの指令に基づいて、主正母線ＭＰＬの電圧を正極線ＰＬ１の電圧以上に昇圧する。

第２蓄電装置１１２、第２ＳＭＲ１２２および第２コンバータ１３２は、それぞれ第１蓄電装置１１０、第１ＳＭＲ１２０および第１コンバータ１３０と同様に構成される。そして、第１コンバータ１３０および第２コンバータ１３２は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。なお、第１蓄電装置１１０および第２蓄電装置１１２として、大容量のキャパシタも採用可能である。

第１インバータ１４０、第２インバータ１４２および第３インバータ１４４は、それぞれ第１ＭＧ１５０、第２ＭＧ１５２およびリアＭＧ１５４に対応して設けられる。各インバータは、三相分のスイッチング素子を含むブリッジ回路から成り、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに並列接続される。

第１ＭＧ１５０、第２ＭＧ１５２およびリアＭＧ１５４は、三相交流電動機であり、たとえば三相交流同期電動発電機から成る。すなわち、第１ＭＧ１５０、第２ＭＧ１５２およびリアＭＧ１５４の各々は、対応のインバータから交流電力の供給を受けて駆動力を発生可能であり、また、回転軸に回転力を受けて回生発電可能である。

なお、電動車両がハイブリッド車両の場合には、たとえば、第１ＭＧ１５０を図示されないエンジンと連結し、第１ＭＧ１５０を、エンジンが発生する駆動力を用いて発電する発電機として機能させ、かつ、エンジンを始動可能な電動機として機能させてもよい。そして、第２ＭＧ１５２およびリアＭＧ１５４をそれぞれ図示されない前輪および後輪と連結し、第２ＭＧ１５２およびリアＭＧ１５４を、それぞれ前輪および後輪を駆動する電動機として機能させ、かつ、車両の制動時に前輪および後輪からそれぞれ回転力を受けて発電する発電機として機能させてもよい。

第１ＭＧ１５０の中性点Ｎ１には、電力線ＡＣＬ１が接続され、第２ＭＧ１５２の中性点Ｎ２には、電力線ＡＣＬ２が接続される。そして、ＡＣポート２００は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２と充電インレット２１０との間に配設される。このＡＣポート２００は、充電インレット２１０の電気システム１０との接続／切離しや、充電インレット２１０から入力される電力の電圧および電流の検出、充電時に電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に発生するノイズのフィルタリング等を行なう。ＡＣポート２００の構成については、後ほど詳しく説明する。

充電インレット２１０は、車両外部の電源から電力を受電するための電力インターフェースである。車両外部の電源から第１蓄電装置１１０および第２蓄電装置１１２の充電時、充電インレット２１０には、車両外部の電源からの電力を伝送する充電ケーブルのコネクタが接続される。

エアコンインバータ１６０は、第１ＳＭＲ１２０と第１コンバータ１３０との間に配設される正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に接続され、エアコンコンプレッサ１７０を駆動可能に構成される。エアコンコンプレッサ１７０は、電動エアコン用のコンプレッサである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０も、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１に接続され、正極線ＰＬ１から供給される電力を補機電圧レベルに降圧して図示されない補機バッテリおよび各補機へ出力する。

絶縁抵抗低下検出器１９０は、電気システム１０の絶縁抵抗の低下をエリアを特定して検出するための機器である。すなわち、この電気システム１０は、電源エリア１２、エアコンエリア１４、トランスアクスルＡＳＳＹエリア１６、リアモータエリア１８および高電圧直流エリア２０に区分けされる。絶縁抵抗低下検出器１９０は、後述のように、所定の周波数を有する方形波から成る電圧を第１蓄電装置１１０の負極が接続される電力線に印加し、絶縁抵抗の低下に応じて変化する電圧Ｖを生成してＥＣＵ２２０へ出力する。

なお、絶縁抵抗低下検出器１９０からの電圧Ｖに基づいて電気システム１０の絶縁抵抗の低下が検出されているとき、エアコンインバータ１６０をゲート遮断することによって絶縁抵抗が回復した場合には、エアコンエリア１４を絶縁抵抗低下部位として特定することができる。同様に、第１インバータ１４０および第２インバータ１４２のゲート遮断に伴ない絶縁抵抗が回復した場合には、トランスアクスルＡＳＳＹエリア１６を絶縁抵抗低下部位として特定することができ、第３インバータ１４４のゲート遮断に伴ない絶縁抵抗が回復した場合には、リアモータエリア１８を絶縁抵抗低下部位として特定することができる。また、エアコンエリア１４、トランスアクスルＡＳＳＹエリア１６およびリアモータエリア１８の各エリアにおいて絶縁抵抗低下が検出されていない場合において、第１ＳＭＲ１２０のオフに伴ない絶縁抵抗が回復した場合には、高電圧直流エリア２０を絶縁抵抗低下部位として特定することができ、第１ＳＭＲ１２０のオフに伴ない絶縁抵抗が回復しない場合には、電源エリア１２を絶縁抵抗低下部位として特定することができる。

また、上述のように、この電気システム１０は、車両外部の電源からの電力を受けるＡＣポート２００を備えているところ、後述のように、充電インレット２１０に充電ケーブルが接続されていない走行モード時にＡＣポート２００に含まれるリレーを操作することによって、絶縁抵抗低下検出器１９０を用いてＡＣポート２００の絶縁抵抗の低下を検出することができる。ＡＣポート２００の絶縁抵抗低下の検出方法については、後ほど説明する。

ＥＣＵ２２０は、第１ＳＭＲ１２０、第２ＳＭＲ１２２、第１コンバータ１３０、第２コンバータ１３２、第１インバータ１４０、第２インバータ１４２、第３インバータ１４４、エアコンインバータ１６０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０、およびＡＣポート２００の動作を制御するための信号を生成する。また、ＥＣＵ２２０は、後述の方法により、絶縁抵抗低下検出器１９０から受ける電圧Ｖに基づいて、電気システム１０における絶縁抵抗低下部位の特定を行なう。

記憶部２３０は、不揮発性のメモリから成る。記憶部２３０は、車両外部の電源から第１蓄電装置１１０および第２蓄電装置１１２の充電が行なわれる充電モード時に、充電インレット２１０に接続される充電ケーブルに設けられた漏電検知器（後述）によって漏電が検知されたとき、漏電検知器からＥＣＵ２２０へ通知される、漏電検知を示す情報をＥＣＵ２２０から受けて記憶する。

図２は、図１に示した電気システム１０の充電機構に関する部分の概略構成図である。図２を参照して、ＡＣポート２００は、ＤＦＲ（Dead Front Relay）２０２と、ＬＣフィルタ２０４と、電圧センサ２０６と、電流センサ２０８とを含む。

ＤＦＲ２０２は、第１ＭＧ１５０の中性点Ｎ１および第２ＭＧ１５２の中性点Ｎ２とＬＣフィルタ２０４との間に配設され、ＥＣＵ２２０からの信号ＤＥに基づいてオン／オフされる。充電モード時、ＤＦＲ２０２はオンされ、ＬＣフィルタ２０４および充電インレット２１０が中性点Ｎ１，Ｎ２に電気的に接続される。一方、車両走行可能な走行モード時、ＤＦＲ２０２はオフされ、ＬＣフィルタ２０４および充電インレット２１０が中性点Ｎ１，Ｎ２から電気的に切離される。

ＬＣフィルタ２０４は、Ｘコンデンサと、Ｙコンデンサと、コモンモードチョークコイルとから成る。ＬＣフィルタ２０４は、電源４０２から第１蓄電装置１１０および第２蓄電装置１１２の充電時、中性点Ｎ１，Ｎ２に与えられる車両外部の電源からの電力を後述のように第１インバータ１４０および第２インバータ１４２を用いて電圧変換する際に電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２に発生するノイズを低減する。

電圧センサ２０６は、電力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２間の電圧ＶＡＣを検出し、その検出値をＥＣＵ２２０へ出力する。電流センサ２０８は、電力線ＡＣＬ１に流れる電流ＩＡＣを検出し、その検出値をＥＣＵ２２０へ出力する。なお、電流センサ２０８を電力線ＡＣＬ２に設け、電力線ＡＣＬ２に流れる電流を検出してもよい。

一方、車両と車両外部の電源４０２とを連結する充電ケーブルは、コネクタ３１０と、プラグ３２０と、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）３３０とを含む。ＣＣＩＤ３３０は、リレー３３２と、漏電検知器３３４と、コントロールパイロット回路３３６とを含む。

コネクタ３１０は、充電インレット２１０に接続可能に構成される。コネクタ３１０には、リミットスイッチ３１２が設けられる。そして、コネクタ３１０が充電インレット２１０に接続されるとリミットスイッチ３１２が作動し、コネクタ３１０が充電インレット２１０に接続されたことを示すケーブル接続信号ＰＩＳＷがＥＣＵ２２０に入力される。

プラグ３２０は、たとえば家屋に設けられた電源コンセント４００に接続される。電源コンセント４００には、電源４０２（たとえば系統電源）から交流電力が供給される。

リレー３３２は、電源４０２から車両へ充電電力を供給するための電力線対に設けられる。リレー３３２は、コントロールパイロット回路３３６によってオン／オフされる。そして、リレー３３２がオフされているときは、電源４０２から車両へ電力を供給する電路が遮断され、リレー３３２がオンされると、電源４０２から車両へ電力を供給可能になる。

漏電検知器３３４は、電源４０２から車両へ充電電力を供給するための電力線対に設けられる。漏電検知器３３４は、電力線対に互いに反対方向に流れる電流の平衡状態を検出し、その平衡状態が破綻すると漏電の発生を検知する。そして、漏電検知器３３４により漏電が検知されると、漏電検知器３３４からコントロールパイロット回路３３６へその旨が通知される。

コントロールパイロット回路３３６は、コネクタ３１０および充電インレット２１０を介して車両のＥＣＵ２２０へパイロット信号ＣＰＬＴを出力する。このパイロット信号ＣＰＬＴは、コントロールパイロット回路３３６から車両のＥＣＵ２２０へ定格電流を通知するとともに、ＥＣＵ２２０によって操作されるパイロット信号ＣＰＬＴの電位に基づいてＥＣＵ２２０からコントロールパイロット回路３３６へリレー３３２の駆動を指示するための信号である。そして、コントロールパイロット回路３３６は、パイロット信号ＣＰＬＴによるＥＣＵ２２０からの指令に基づいてリレー３３２をオン／オフする。

また、コントロールパイロット回路３３６は、漏電検知器３３４から漏電検知の通知を受けると、リレー３３２をオフするとともに、漏電検知器３３４によって漏電が検知された旨の通知をパイロット信号ＣＰＬＴを用いて車両のＥＣＵ２２０へ出力する。

ＥＣＵ２２０は、電圧センサ２０６から電圧ＶＡＣの検出値を受け、電流センサ２０８から電流ＩＡＣの検出値を受ける。そして、ＥＣＵ２２０は、コネクタ３１０からケーブル接続信号ＰＩＳＷを受けているとき、すなわち充電ケーブルのコネクタ３１０が充電インレット２１０に接続されているとき、パイロット信号ＣＰＬＴにより通知される定格電流ならびに電圧ＶＡＣおよび電流ＩＡＣの検出値に基づいて、電源４０２から供給される交流電力を直流電圧に変換するように第１インバータ１４０および第２インバータ１４２を制御する。

また、ＥＣＵ２２０は、漏電検知器３３４による漏電検知の通知をパイロット信号ＣＰＬＴによってコントロールパイロット回路３３６から受けると、漏電検知器３３４による漏電検知により充電が異常停止したことを示す充電異常停止フラグを記憶部２３０に記憶する。そして、ＥＣＵ２２０は、利用者によるシステム起動操作により走行モードとして車両が起動されると、充電異常停止フラグが記憶部２３０に記憶されている場合、電気システム１０における絶縁抵抗低下部位の特定を行なう。

車速センサ２３２は、走行モード時、車速ＳＶを検出し、その検出値をＥＣＵ２２０へ出力する。また、開閉センサ２３４は、充電インレット２１０の蓋の開閉状態を進出し、その検出結果をリッド信号ＬＩＤとしてＥＣＵ２２０へ出力する。なお、車速ＳＶおよびリッド信号ＬＩＤの利用については、後述の変形例１，２で説明する。

図３は、図１に示した絶縁抵抗低下検出器１９０の構成を示した図である。図３を参照して、絶縁抵抗低下検出器１９０は、方形波発生器１９１と、抵抗素子１９２と、コンデンサ１９３と、ボディアース１９４と、電圧センサ１９５とを含む。

方形波発生器１９１は、ボディアース１９４に一端が接続され、抵抗素子１９２に他端が接続される。抵抗素子１９２は、方形波発生器１９１に一端が接続され、コンデンサ１９３に他端が接続される。コンデンサ１９３は、抵抗素子１９２に一端が接続され、負極線ＮＬ１に他端が接続される。

方形波発生器１９１は、低電圧（たとえば数Ｖ）かつ低周波（たとえば数Ｈｚ）の方形波からなる電圧を発生し、その発生した電圧を抵抗素子１９２へ出力する。電圧センサ１９５は、抵抗素子１９２とコンデンサ１９３との間の電圧Ｖを検出し、その検出した電圧Ｖを図示されないＥＣＵ２２０へ出力する。

図４は、図３に示した絶縁抵抗低下検出器１９０による絶縁抵抗の検出原理を説明するための図である。図４を参照して、抵抗成分３０は、電気システム１０の絶縁抵抗を示し、容量成分４０は、電気システム１０とボディアース１９４との間の容量を示す。絶縁抵抗低下検出器１９０の方形波発生器１９１は、低電圧かつ低周波の方形波からなる電圧を発生し、その発生した電圧を抵抗素子１９２およびコンデンサ１９３を介して電気システム１０に与える。ここで、絶縁抵抗を示す抵抗成分３０が低下すると、電気システム１０のインピーダンスが低下するので、抵抗素子１９２と電気システム１０との間の電圧Ｖは低下する。したがって、この電圧Ｖに基づいて絶縁抵抗の低下を検出することができる。

図５は、図１，２に示したＥＣＵ２２０による充電モード時の制御構造を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとに実行される。図５を参照して、ＥＣＵ２２０は、車両の動作モードが充電モードか否かを判定する（ステップＳ１０）。たとえば、ＥＣＵ２２０は、コネクタ３１０からケーブル接続信号ＰＩＳＷを受け、かつ、コントロールパイロット回路３３６からパイロット信号ＣＰＬＴを受けているとき、充電モードと判定する。

ステップＳ１０において充電モードでないと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ２２０は、ステップＳ６０へ処理を移行する。一方、ステップＳ１０において充電モードであると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２０は、実際に充電制御を実行する（ステップＳ２０）。

ここで、充電モード中は、ＣＣＩＤ３３０の漏電検知器３３４によって漏電の監視が行なわれるところ、ＥＣＵ２２０は、ＣＣＩＤ３３０のコントロールパイロット回路３３６からのパイロット信号ＣＰＬＴに基づいて、漏電検知器３３４によって漏電が検知されたか否かを判定する（ステップＳ３０）。

そして、漏電検知器３３４によって漏電が検知されたと判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２０は、充電停止処理を実行する（ステップＳ４０）。具体的には、ＥＣＵ２２０は、充電制御を停止し、ＤＦＲ２０２をオフするとともに、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を所定電位に操作することによってＣＣＩＤ３３０へリレー３３２のオフを指示する。

その後、ＥＣＵ２２０は、漏電検知器３３４によって漏電が検知されたことにより充電が異常停止したことを示す充電異常停止フラグを記憶部２３０へ出力し、充電異常停止フラグを記憶部２３０に記憶する（ステップＳ５０）。

図６は、図１，２に示したＥＣＵ２２０による、絶縁抵抗低下部位を特定するための処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとに実行される。図６を参照して、ＥＣＵ２２０は、車両の動作モードが走行モードか否かを判定する（ステップＳ１００）。たとえば、ＥＣＵ２２０は、スタートスイッチやイグニッションキー等により利用者によって車両システムが起動され、かつ、ケーブル接続信号ＰＩＳＷもパイロット信号ＣＰＬＴも受けていないとき、走行モードと判定する。

ステップＳ１００において走行モードでないと判定されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、ＥＣＵ２２０は、ステップＳ１９０へ処理を移行する。一方、ステップＳ１００において走行モードであると判定されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２０は、充電異常停止フラグが記憶部２３０に記憶されているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。充電異常停止フラグが記憶部２３０に記憶されていない場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ＥＣＵ２２０は、ステップＳ１９０へ処理を移行する。

ステップＳ１１０において充電異常停止フラグが記憶部２３０に記憶されていると判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２０は、ＤＦＲ２０２をオンさせるための信号ＤＥをＤＦＲ２０２へ出力し、ＤＦＲ２０２をオンさせる（ステップＳ１２０）。これにより、電気システム１０にＡＣポート２００が電気的に接続される。

そして、ＥＣＵ２２０は、絶縁抵抗低下検出器１９０からの電圧Ｖの波高値（以下「検出波高値」とも称する。）が低下したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ＥＣＵ２２０は、検出波高値に低下が見られない場合には（ステップＳ１３０においてＮＯ）、絶縁抵抗低下部位を車両外部（充電ケーブル側）と特定する（ステップＳ１８０）。

一方、ステップＳ１３０において検出波高値の低下が検出されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＤＦＲ２０２をオフさせるための信号ＤＥをＤＦＲ２０２へ出力し、ＤＦＲ２０２をオフさせる（ステップＳ１４０）。これにより、電気システム１０からＡＣポート２００が電気的に切離される。

電気システム１０からＡＣポート２００が電気的に切離された後、ＥＣＵ２２０は、検出波高値の低下の有無を判定する（ステップＳ１５０）。そして、電気システム１０からＡＣポート２００が電気的に切離されたことにより検出波高値が復帰した場合には（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２０は、絶縁抵抗低下部位をＡＣポート２００と特定する（ステップＳ１６０）。一方、電気システムからＡＣポート２００が電気的に切離されても検出波高値が復帰しない場合には（ステップＳ１５０においてＮＯ）、ＥＣＵ２２０は、絶縁抵抗低下部位がＡＣポート２００以外であると判断し、上述した方法により、電源エリア１２、エアコンエリア１４、トランスアクスルＡＳＳＹエリア１６、リアモータエリア１８および高電圧直流エリア２０のいずれのエリアにおいて絶縁抵抗の低下が発生しているかを特定する（ステップＳ１７０）。

このように、充電モード時に漏電検知器３３４によって漏電が検知されると、漏電検知を示す情報がＥＣＵ２２０に通知され、ＥＣＵ２２０は、漏電が検知されたことを走行モードになるまで記憶部２３０に記憶する。そして、ＥＣＵ２２０は、充電ケーブルが充電インレット２１０から外された走行モード時に、絶縁抵抗低下検出器１９０を用いて、ＡＣポート２００を含む電気システム１０の絶縁抵抗低下部位を特定する。

なお、絶縁抵抗低下部位がＡＣポート２００と特定された場合、ＤＦＲ２０２をオフしておけば車両走行に支障はないので、通常走行が行なわれる。一方、ステップＳ１７０において絶縁抵抗低下部位がＡＣポート２００以外と特定された場合には、次回のシステム起動禁止や走行時間に制限を設けるなどの措置が採られる。

次に、車両外部の電源４０２から供給される交流電力を蓄電装置を充電可能な直流電力に変換する方法について説明する。

図７は、図１に示した第１および第２インバータ１４０，１４２ならびに第１および第２ＭＧ１５０，１５２の零相等価回路を示した図である。第１インバータ１４０および第２インバータ１４２の各々は、三相ブリッジ回路から成り、各インバータにおける６個のスイッチング素子のオン／オフの組合わせは８パターン存在する。その８つのスイッチングパターンのうち２つは相間電圧が零となり、そのような電圧状態は零電圧ベクトルと称される。零電圧ベクトルについては、上アームの３つのスイッチング素子は互いに同じスイッチング状態（全てオンまたはオフ）とみなすことができ、また、下アームの３つのスイッチング素子も互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。

車両外部の電源４０２から第１蓄電装置１１０および第２蓄電装置１１２の充電時、電圧ＶＡＣおよび電流ＩＡＣの各検出値に基づいて零相電圧指令値が生成され、第１インバータ１４０および第２インバータ１４２の零電圧ベクトルが制御される。したがって、この図７では、第１インバータ１４０の上アームの３つのスイッチング素子は上アーム１４０Ａとしてまとめて示され、第１インバータ１４０の下アームの３つのスイッチング素子は下アーム１４０Ｂとしてまとめて示されている。同様に、第２インバータ１４２の上アームの３つのスイッチング素子は上アーム１４２Ａとしてまとめて示され、第２インバータ１４２の下アームの３つのスイッチング素子は下アーム１４２Ｂとしてまとめて示されている。

そして、図７に示されるように、この零相等価回路は、電源４０２から第１ＭＧ１５０の中性点Ｎ１および第２ＭＧ１５２の中性点Ｎ２に与えられる単相交流電力を入力とする単相ＰＷＭコンバータとみることができる。そこで、第１インバータ１４０および第２インバータ１４２において零相電圧指令値に基づいて零電圧ベクトルを変化させ、第１インバータ１４０および第２インバータ１４２を単相ＰＷＭコンバータのアームとして動作するようにスイッチング制御することによって、電源４０２から供給される交流電力を直流電力に変換して主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに供給することができる。そして、第１コンバータ１３０を介して第１蓄電装置１１０を充電し、第２コンバータ１３２を介して第２蓄電装置１１２を充電することができる。

以上のように、この実施の形態においては、充電モード時に充電ケーブルに設けられた漏電検知器３３４によって漏電が検知されると、漏電検知を示す情報が車両のＥＣＵ２２０に送信され、記憶部２３０に記憶される。そして、漏電検知を示す情報が記憶されていることに基づいて、走行モード時に電気システム１０の絶縁抵抗の低下が特定される。したがって、この実施の形態によれば、ＡＣポート２００を含めて電気システム１０の絶縁抵抗低下部位を特定することが可能となる。

［変形例１］
図８は、変形例１におけるＥＣＵ２２０による、絶縁抵抗低下部位を特定するための処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとに実行される。図８を参照して、このフローチャートは、図６に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１１２をさらに含む。

すなわち、ステップＳ１１０において、充電異常停止フラグが記憶部２３０に記憶されていると判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２０は、車速センサ２３２によって検出される車速ＳＶが所定のしきい値よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１１２）。このしきい値は、車両が走行しているか否かを判定するためのしきい値である。

そして、車速ＳＶがしきい値よりも高いと判定されると（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２０は、ステップＳ１２０へ処理を移行し、ＤＦＲ２０２がオンされる。一方、車速ＳＶがしきい値以下であると判定されると（ステップＳ１１２においてＮＯ）、ＥＣＵ２２０は、ＤＦＲ２０２をオンせず、ステップＳ１９０へ処理を移行する。

このように、この変形例１においては、車両が走行していると判定された場合に限り、ＤＦＲ２０２がオンされ、絶縁抵抗低下部位の特定が行なわれる。言い換えると、車両停止時は、ＤＦＲ２０２をオンして充電インレット２１０を電気システムに電気的に接続することはしない。したがって、この変形例１によれば、走行モード時に車両が停止しているとき、充電インレット２１０に電圧が発生するのを防止することができる。

［変形例２］
図９は、変形例２におけるＥＣＵ２２０による、絶縁抵抗低下部位を特定するための処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとに実行される。図９を参照して、このフローチャートは、図６に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１１４をさらに含む。

すなわち、ステップＳ１１０において、充電異常停止フラグが記憶部２３０に記憶されていると判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２０は、開閉センサ２３４からのリッド信号ＬＩＤに基づいて、充電インレット２１０に設けられた充電リッドが閉状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。

そして、充電リッドが閉状態であると判定されると（ステップＳ１１４においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２２０は、ステップＳ１２０へ処理を移行し、ＤＦＲ２０２がオンされる。一方、充電リッドが開状態であると判定されると（ステップＳ１１４においてＮＯ）、ＥＣＵ２２０は、ＤＦＲ２０２をオンせず、ステップＳ１９０へ処理を移行する。

このように、この変形例２においては、走行モード時に充電リッドが閉状態であると判定された場合に限り、ＤＦＲ２０２がオンされ、絶縁抵抗低下部位の特定が行なわれる。したがって、この変形例２によれば、充電インレット２１０に電圧が発生した状態で車両外部に露出するのを防止することができる。

なお、上記の実施の形態においては、電源４０２からの電力を中性点Ｎ１，Ｎ２に与え、第１および第２インバータ１４０，１４２および第１および第２ＭＧ１５０，１５２を単相ＰＷＭコンバータとして動作させることによって第１蓄電装置１１０および第２蓄電装置１１２を充電するものとしたが、電源４０２から第１蓄電装置１１０および／または第２蓄電装置１１２を充電するための専用の電圧変換器および整流器を第１蓄電装置１１０および／または第２蓄電装置１１２に並列に別途接続してもよい。

また、上記においては、エアコンインバータ１６０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８０および絶縁抵抗低下検出器１９０は、第１蓄電装置１１０、第１ＳＭＲ１２０および第１コンバータ１３０から成る電源システム側に接続されるものとしたが、第２蓄電装置１１２、第２ＳＭＲ１２２および第２コンバータ１３２から成る電源システム側に接続してもよい。

また、上記においては、第１蓄電装置１１０、第１ＳＭＲ１２０および第１コンバータ１３０に加えて、第２蓄電装置１１２、第２ＳＭＲ１２２および第２コンバータ１３２を備えるものとしたが、この発明は、第２蓄電装置１１２、第２ＳＭＲ１２２および第２コンバータ１３２を備えない電動車両にも適用可能である。

また、この発明は、蓄電装置からの電力のみで走行する電気自動車のほか、動力源としてエンジンをさらに搭載したハイブリッド自動車、電源として蓄電装置に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。

なお、上記において、ＥＣＵ２２０における制御は、実際には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって行なわれ、ＣＰＵは、上述したフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Read Only Memory）から読出し、その読出したプログラムを実行して上述のフローチャートに従って処理を実行する。したがって、ＲＯＭは、上述のフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取可能な記録媒体に相当する。

なお、上記において、絶縁抵抗低下検出器１９０およびＥＣＵ２２０は、この発明における「絶縁抵抗低下検出装置」の一実施例を形成し、ＡＣポート２００は、この発明における「充電ポート」の一実施例に対応する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態による電動車両に搭載される電気システムの機能ブロック図である。 図１に示す電気システムの充電機構に関する部分の概略構成図である。 図１に示す絶縁抵抗低下検出器の構成を示した図である。 図３に示す絶縁抵抗低下検出器による絶縁抵抗の検出原理を説明するための図である。 ＥＣＵによる充電モード時の制御構造を説明するためのフローチャートである。 ＥＣＵによる、絶縁抵抗低下部位を特定するための処理を説明するためのフローチャートである。 図１に示す第１および第２インバータならびに第１および第２ＭＧの零相等価回路を示した図である。 変形例１におけるＥＣＵによる、絶縁抵抗低下部位を特定するための処理を説明するためのフローチャートである。 変形例２におけるＥＣＵによる、絶縁抵抗低下部位を特定するための処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ 電動車両、１２ 電源エリア、１４ エアコンエリア、１６ トランスアクスルＡＳＳＹエリア、１８ リアモータエリア、２０ 高電圧直流エリア、３０ 抵抗成分、４０ 容量成分、１１０，１１２ 蓄電装置、１２０，１２２ ＳＭＲ、１３０，１３２ コンバータ、１４０，１４２，１４４ インバータ、１４０Ａ，１４２Ａ 上アーム、１４０Ｂ，１４２Ｂ 下アーム、１５０，１５２ ＭＧ、１５４ リアＭＧ、１６０ エアコンインバータ、１７０ エアコンコンプレッサ、１８０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、１９０ 絶縁抵抗低下検出器、１９１ 方形波発生器、１９２ 抵抗素子、１９３ コンデンサ、１９４ ボディアース、１９５ 電圧センサ、２００ ＡＣポート、２０２ ＤＦＲ、２０４ ＬＣフィルタ、２０６ 電圧センサ、２０８ 電流センサ、２１０ 充電インレット、２２０ ＥＣＵ、２３０ 記憶部、２３２ 車速センサ、２３４ 開閉センサ、３１０ コネクタ、３１２ リミットスイッチ、３２０ プラグ、３３０ ＣＣＩＤ、３３２ リレー、３３４ 漏電検知器、３３６ コントロールパイロット回路、４００ 電源コンセント、４０２ 電源、５００ 被検出システム、ＰＬ１，ＰＬ２ 正極線、ＮＬ 負極線、ＭＰＬ 主正母線、ＭＮＬ 主負母線、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ 電力線。

Claims (13)

1. 車両外部の電源から充電ケーブルを介して電力を受け、車両走行用の電力を蓄える蓄電装置を前記電源から充電可能な電動車両であって、
   前記電源からの充電が行なわれる充電モード時に前記充電ケーブルから供給される電力を受ける充電ポートと、
   前記充電モード時に前記充電ケーブルに設けられた漏電検知器によって漏電が検知されたとき、漏電検知を示す情報を前記漏電検知器から受けて記憶する記憶部と、
   前記記憶部に前記情報が記憶されているとき、当該電動車両が走行可能な走行モード時に前記充電ポートその他所定部位の絶縁抵抗の低下を特定可能に構成された絶縁抵抗低下検出装置とを備える電動車両。
2. 前記絶縁抵抗低下検出装置は、前記充電ポートその他前記所定部位を含む電気システムに電圧を印加し、前記充電ポートその他前記所定部位の各々を電気的に切離したときの前記電圧の変化に基づいて絶縁抵抗低下部位を特定する、請求項１に記載の電動車両。
3. 前記充電ポートを前記電気システムと電気的に接続／切離可能なリレーをさらに備え、
   前記絶縁抵抗低下検出装置は、前記走行モード時に前記リレーを操作することによって前記充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無を判定する、請求項２に記載の電動車両。
4. 前記絶縁抵抗低下検出装置は、
   前記リレーを接続状態としたときに前記電圧の低下が検出されないとき、前記絶縁抵抗低下部位は車両外部であると判定し、
   前記リレーを接続状態としたときに前記電圧の低下が検出され、かつ、前記リレーを非接続状態としたときに前記電圧の復帰が検出されたとき、前記絶縁抵抗低下部位は前記充電ポートであると判定し、
   前記リレーの操作に拘わらず前記電圧の低下が検出されるとき、前記絶縁抵抗低下部位は車両内の前記充電ポート以外の部位であると判定する、請求項３に記載の電動車両。
5. 前記絶縁抵抗低下検出装置は、当該電動車両の速度が所定値以上のとき、前記リレーを操作することによって前記充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無を判定する、請求項３または請求項４に記載の電動車両。
6. 前記絶縁抵抗低下検出装置は、前記充電ケーブルが接続される充電口の蓋が閉状態のとき、前記リレーを操作することによって前記充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無を判定する、請求項３または請求項４に記載の電動車両。
7. 車両外部の電源から充電ケーブルを介して電力を受け、車両走行用の電力を蓄える蓄電装置を前記電源から充電可能な電動車両における絶縁抵抗低下検出方法であって、
   前記電動車両は、前記電源からの充電が行なわれる充電モード時に前記充電ケーブルから供給される電力を受ける充電ポートを含み、
   前記絶縁抵抗低下検出方法は、
   前記充電モード時に前記充電ケーブルに設けられた漏電検知器によって漏電が検知されると、漏電検知を示す情報を前記漏電検知器から受けて記憶するステップと、
   前記情報が記憶されているとき、前記電動車両が走行可能な走行モード時に前記充電ポートその他所定部位の絶縁抵抗の低下を特定するステップとを備える、絶縁抵抗低下検出方法。
8. 絶縁抵抗の低下を特定する前記ステップにおいて、前記充電ポートその他前記所定部位を含む電気システムに電圧が印加され、前記充電ポートその他前記所定部位の各々を電気的に切離したときの前記電圧の変化に基づいて絶縁抵抗低下部位が特定される、請求項７に記載の絶縁抵抗低下検出方法。
9. 前記電動車両は、前記充電ポートを前記電気システムと電気的に接続／切離可能なリレーをさらに含み、
   絶縁抵抗の低下を特定する前記ステップにおいて、前記走行モード時に前記リレーを操作することによって前記充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無が判定される、請求項８に記載の絶縁抵抗低下検出方法。
10. 絶縁抵抗の低下を特定する前記ステップは、
    前記リレーを接続状態としたときに前記電圧の低下が検出されないとき、前記絶縁抵抗低下部位は車両外部であると判定するサブステップと、
    前記リレーを接続状態としたときに前記電圧の低下が検出され、かつ、前記リレーを非接続状態としたときに前記電圧の復帰が検出されたとき、前記絶縁抵抗低下部位は前記充電ポートであると判定するサブステップと、
    前記リレーの操作に拘わらず前記電圧の低下が検出されるとき、前記絶縁抵抗低下部位は車両内の前記充電ポート以外の部位であると判定するサブステップとを含む、請求項９に記載の絶縁抵抗低下検出方法。
11. 前記電動車両の速度が所定値以上か否かを判定するステップをさらに備え、
    前記電動車両の速度が所定値以上であると判定されたとき、絶縁抵抗の低下を特定する前記ステップにおいて、前記リレーを操作することによって前記充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無が判定される、請求項９または請求項１０に記載の絶縁抵抗低下検出方法。
12. 前記充電ケーブルが接続される充電口の蓋が閉状態か否かを判定するステップをさらに備え、
    前記充電口の蓋が閉状態であると判定されたとき、絶縁抵抗の低下を特定する前記ステップにおいて、前記リレーを操作することによって前記充電ポートにおける絶縁抵抗低下の有無が判定される、請求項９または請求項１０に記載の絶縁抵抗低下検出方法。
13. 請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の絶縁抵抗低下検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。

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