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技術 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

出願人 トヨタ自動車株式会社アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
発明者 松村光頼西宇正弘
出願日 2008年4月16日 (12年10ヶ月経過) 出願番号 2008-107086
公開日 2009年11月5日 (11年3ヶ月経過) 公開番号 2009-261133
状態 未査定
技術分野 車両の電気的な推進・制動 車両の電気的な推進・制動
主要キーワード 方形波発生器 漏電検知器 漏電防止 漏電リレー 電力インターフェース 絶縁抵抗低下 充電機構 漏電検知
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

車両外部の電源から蓄電装置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。

概要

背景

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バッテリ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

概要

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。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。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
3件

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請求項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。

請求項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電圧印加し、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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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。

請求項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

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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。

0003

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

発明が解決しようとする課題

0004

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、漏電部位の調査別途必要である。

0005

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。

0006

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。

課題を解決するための手段

0007

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。

0008

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。

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

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。

0013

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。

0014

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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

発明の効果

0020

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。

0021

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。

発明を実施するための最良の形態

0022

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。

0023

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。

0024

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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

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、回転軸回転力を受けて回生発電可能である。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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ベル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。

0033

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SSY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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

記憶部230は、不揮発性メモリから成る。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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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(ChargingCircuit 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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

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。

0056

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。

0057

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)。

0058

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)。

0059

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。

0060

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)。

0061

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。

0062

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。

0063

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。

0064

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)。

0065

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。

0066

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)。

0067

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。

0068

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。

0069

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。

0070

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つは相間電圧となり、そのような電圧状態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。

0071

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。

0072

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。

0073

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。

0074

[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。

0075

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。

0076

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。

0077

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。

0078

[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。

0079

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)。

0080

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。

0081

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。

0082

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。

0083

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。

0084

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。

0085

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。

0086

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。

0087

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。

0088

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。

図面の簡単な説明

0089

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

0090

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、120,122SMR、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、202DFR、204LC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。

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