漏電検出装置
【課題】インバータの作動音低減のためにキャリア周波数を変動させる制御が適用される電動車両において、漏電検出を正常に実行する。
【解決手段】インバータ制御部２８０は、通常時には、キャリア周波数を変動させるランダムキャリアを適用して、インバータ２１０，２２０を動作させる。制御回路３１０は、漏電検出を実行するときには、インバータ２１０，２２０でのキャリア周波数を固定するようにインバータ制御部２８０に指示する。制御回路３１０は、前回の漏電検出から所定期間が経過すると、車両の発生音が小さい状態、すなわち、インバータ２１０，２２０の作動音がユーザに感知され易い車両状態であるかどうかを判断する。そして、車両の発生音が小さい状態ではないときに、漏電検出装置３００により漏電検出を実行する。
【解決手段】インバータ制御部２８０は、通常時には、キャリア周波数を変動させるランダムキャリアを適用して、インバータ２１０，２２０を動作させる。制御回路３１０は、漏電検出を実行するときには、インバータ２１０，２２０でのキャリア周波数を固定するようにインバータ制御部２８０に指示する。制御回路３１０は、前回の漏電検出から所定期間が経過すると、車両の発生音が小さい状態、すなわち、インバータ２１０，２２０の作動音がユーザに感知され易い車両状態であるかどうかを判断する。そして、車両の発生音が小さい状態ではないときに、漏電検出装置３００により漏電検出を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、漏電検出装置に関し、より特定的には、電動車両に搭載された漏電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両に搭載された高圧電源と車体間に設けられた絶縁抵抗の低下を検出するための漏電検出装置が知られている。たとえば、特開２００３−２１９５５１号公報（特許文献１）には、バッテリからの直流電力をインバータ回路によりモータの駆動に適した三相交流電圧に変換する駆動システムを搭載する車両に用いられる漏電検出装置の構成が記載されている。
【０００３】
また、特許文献１に記載されたような駆動用モータの制御に用いられるインバータ回路では、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）が一般的に適用される。そして、駆動用モータでは比較的大電流が使用されるため、インバータのスイッチングによる作動音が、騒音としてユーザに感知される虞がある。
【０００４】
特開２００７−０２０３２０号公報（特許文献２）には、ユーザにインバータの作動音を聞こえ難くするために、キャリア周波数を変化させることが記載される。特許文献２によれば、ＰＷＭパルスの周波数を決めるキャリア周波数を、任意のキャリア周波数を中心として所定周波数範囲だけ周期的もしくはランダムに変動させる。さらに、特許文献２では、このキャリア周波数の変動幅を、電動機電流値もしくは周波数指令値より変更することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１９５５１号公報
【特許文献２】特開２００７−０２０３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１にも示されるように、漏電検出装置では、カップリングコンデンサを介して絶縁抵抗に印加される所定周波数の電圧パルス信号が発生される。そして、カップリングコンデンサとの接続点において、電圧パルス信号の振幅が低下するか否かによって、漏電抵抗の低下が検出される。
【０００７】
したがって、特許文献２に記載されたようなインバータのキャリア周波数を変動させる制御と、特許文献１に記載された漏電検出装置による漏電検出とが同時に実行される場合には、キャリア周波数の変化が、漏電検出装置の電圧パルス信号へ影響を及ぼすことが懸念される。特に、絶縁抵抗の低下を検出できなかったり、誤って低下を検出すること、すなわち漏電検出が正常に実行できなくなることが懸念される。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、インバータの作動音低減のためにキャリア周波数を変動させる制御が適用される電動車両において、漏電検出を正常に実行することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、複数のインバータを備えた電動車両に搭載された漏電検出装置は、カップリングコンデンサと、カップリングコンデンサを介して、電動車両の絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、パルス発生手段と、電圧検出手段と、漏電検出の実行を制御するための制御手段とを備える。パルス発生手段は、漏電検出の実行時に、絶縁抵抗、カップリングコンデンサおよび検出抵抗を含んで構成される直列回路に所定周波数のパルス信号を印加する。電圧検出手段は、カップリングコンデンサおよび検出抵抗の接続点電圧を検出する。制御手段は、複数のインバータの作動音を低下させるためにそれぞれのキャリア周波数を変動させるキャリア周波数制御が必要な車両状態であるか否かを判定するための手段と、キャリア周波数制御が不要な車両状態であると判定されたときに、各インバータに対してキャリア周波数を固定する指示を発するとともに漏電検出を実行するための手段と、漏電検出の実行時に接続点電圧の所定周波数の電圧成分に基づいて絶縁抵抗が低下しているか否かを判定するための手段とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、インバータの作動音低減のためにキャリア周波数を変動させる制御が適用される電動車両において、漏電検出装置に特別な構成を設けることなく、漏電検出を正常に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態による漏電検出装置が搭載される電動車両の一例として示されるハイブリッド車の概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車におけるエンジンおよびモータジェネレータ間の回転速度の関係を示す共線図である。
【図３】図１のハイブリッド車における高電圧の電気システムの構成を示すブロック図である。
【図４】各インバータでのキャリア周波数制御を説明する概念図である。
【図５】図４に示したキャリア周波数制御による効果を説明する概念図である。
【図６】本発明の実施の形態による漏電検出装置による漏電検出動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照し詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
図１は、本発明の実施の形態による漏電検出装置が搭載される電動車両の一例として示されるハイブリッド車の概略構成図である。なお、電動車両は、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車等の、電気エネルギによる車両駆動力発生源（代表的にはモータ）を備えた車両を総称するものとする。
【００１３】
図１を参照して、ハイブリッド車は、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０（以下、単に「ＭＧ１」とも称する）と、第２モータジェネレータ１２０（以下、単に「ＭＧ２」とも称する）と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とを備える。
【００１４】
図１に示すハイブリッド車は、エンジン１００およびＭＧ２のうちの少なくとも一方からの駆動力により走行する。エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１９０を駆動する経路である。もう一方は、ＭＧ１を駆動させて発電する経路である。
【００１５】
ＭＧ１およびＭＧ２の各々は、代表的には三相の交流回転電機である。ＭＧ１は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。ＭＧ１により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０のＳＯＣ（State Of Charge）に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、ＭＧ１により発電された電力はそのままＭＧ２を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、ＭＧ１により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。
【００１６】
ＭＧ１が発電機として作用している場合、ＭＧ１は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。ＭＧ１が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、ＭＧ１は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、ＭＧ２についても同様である。
【００１７】
ＭＧ２は、代表的には三相交流回転電機である。ＭＧ２は、バッテリ１５０に蓄えられた電力およびＭＧ１により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動する。
【００１８】
ＭＧ２の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１９０に伝えられる。これにより、ＭＧ２はエンジン１００をアシストしたり、ＭＧ２からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１９０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
【００１９】
ハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１９０によりＭＧ２が駆動され、ＭＧ２が発電機として作動する。これによりＭＧ２は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。ＭＧ２により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００２０】
動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤはＭＧ１の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤはＭＧ２の回転軸および減速機１４０に連結される。
【００２１】
エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２の回転速度は、図２に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００２２】
図１に戻って、バッテリ１５０は、複数の二次電池セルにより構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、ＭＧ１およびＭＧ２が発電した電力の他、車両の外部電源から供給される電力によって充電されてもよい。
【００２３】
エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。なお、ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００２４】
ＥＣＵ１７０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニットにより構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００２５】
図１に示されるハイブリッド車５は、バッテリ１５０の電力によって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する電気システムを有する。モータ駆動に用いられるバッテリ１５０は、２００Ｖ程度の高電圧であるので、他の電気系と十分に絶縁される必要がある。万一、アース（車体）との間の絶縁抵抗が低下したときにも、漏電の発生を確実に検出することが安全上重要である。
【００２６】
図３は、図１のハイブリッド車における高電圧の電気システムの構成を示すブロック図である。
【００２７】
図３を参照して、バッテリ１５０には高圧回路系２００が接続される。高圧回路系２００は、コンバータ２０５と、ＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ回転駆動するためのインバータ２１０，２２０と、インバータ２１０，２２０の動作を制御するためのインバータ制御部２８０とを含む。インバータ制御部２８０は、図１に示したＥＣＵ１７０のうちの、インバータ制御に関する機能部分に相当する。
【００２８】
コンバータ２０５は、内蔵する電力用半導体スイッチング素子（図示せず）によるスイッチング動作により、バッテリ１５０の出力電圧Ｖｂを直流電圧変換して、直流電圧ＶＨを出力する。コンバータ２０５は、直流電圧ＶＨを電圧指令値に従って制御する。インバータ２１０，２２０は、内蔵する電力用半導体スイッチング素子（図示せず）によるスイッチング動作により、コンバータ２０５からの直流電圧ＶＨを交流電圧に変換してＭＧ１，ＭＧ２に供給する。このとき、ＭＧ１，ＭＧ２は正トルクを出力する。
【００２９】
一方、ＭＧ１，ＭＧ２が負トルクを出力して発電する場合には、インバータ２１０，２２０は、ＭＧ１，ＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換して、コンバータ２０５に対して出力する。コンバータ２０５は、直流電圧ＶＨの制御を通じた直流電圧変換によって、インバータ２１０，２２０からの直流電圧によってバッテリ１５０を充電する。
【００３０】
漏電検出装置３００は、バッテリ１５０および高圧回路系２００のアース３０に対する絶縁抵抗Ｒｉの低下を検出する。アース３０は、ハイブリッド車５の車体に対応する。絶縁抵抗Ｒｉは、図３に例示したように、バッテリ１５０の負極（高圧回路系２００のグランドに相当）と、アース（車体）３０との間の抵抗値で等価的に示される。アース３０と、高圧回路系２００のグランとの間、すなわち、図３での絶縁抵抗Ｒｉと並列に、コモンモードコンデンサ（図示せず）が配置されてもよい。
【００３１】
漏電検出装置３００は、制御回路３１０と、電圧検出器３２０と、パルス発生器３６０と、検出抵抗３７０と、カップリングコンデンサ３８０と、バンドパスフィルタ３９０と、過電圧保護用ダイオード３９１，３９２とを含む。
【００３２】
パルス発生器３６０は、所定周波数（所定周期Ｔｐ）のパルス信号３６５を発生する。検出抵抗３７０は、パルス発生器３６０およびノードＮ１の間に接続される。カップリングコンデンサ３８０は、漏電検出対象となるバッテリ１５０とノードＮ１との間に接続される。バンドパスフィルタ３９０は、ノードＮ１およびノードＮ２の間に接続される。バンドパスフィルタ３９０の通過帯域周波数は、パルス信号３６５の周波数に合わせて設計される。
【００３３】
ノードＮ２に接続された過電圧保護用ダイオード３９１，３９２は、サージ電圧（高電圧，負電圧）を除去する。電圧検出器３２０は、所定のサンプリング周期ＴｓによりノードＮ２の電圧を検出する。パルス信号３６５に応答したノードＮ２の周期的な電圧変化を検出可能するために、電圧検出器３２０のサンプリング周期Ｔｓは、パルス信号３６５の周期Ｔｐよりも十分短く設定される。これにより、パルス信号周期に対応したパルス電圧周期内での最大電圧（ピーク電圧）、最小電圧等を検知できる。なお、電圧検出器３２０にパルス発生器３６０からのパルス信号３６５を入力して、パルス信号３６５との同期を考慮してノードＮ２の電圧サンプリングタイミングを設定することによって、最大電圧（ピーク電圧）、最小電圧等を検知してもよい。
【００３４】
次に、漏電検出装置３００の動作について説明する。
漏電検出装置３００による漏電検出の実行時には、パルス発生器３６０は、パルス信号３６５を発生する。発生されたパルス信号３６５は、検出抵抗３７０、カップリングコンデンサ３８０および絶縁抵抗Ｒｉを含んで構成された直列回路に印加される。これにより、検出抵抗３７０およびカップリングコンデンサ３８０の接続点に相当するノードＮ１には、絶縁抵抗Ｒｉおよび検出抵抗３７０（抵抗値Ｒｄ）の分圧比：Ｒｉ／（Ｒｄ＋Ｒｉ）とパルス信号３６５の振幅（電源電圧＋Ｂ）との積を波高値とするパルス電圧が発生する。すなわち、絶縁抵抗Ｒｉが低下すると、ノードＮ１のパルス電圧の振幅が低下する。
【００３５】
ノードＮ１に発生したパルス電圧は、バンドパスフィルタ３９０によってパルス信号３６５の周波数以外の成分が減衰され、かつ、過電圧保護用ダイオード３９１，３９２によりサージ電圧が除去されて、ノードＮ２に伝達される。
【００３６】
制御回路３１０は、電圧検出器３２０がサンプリング周期Ｔｓに従って検出したノードＮ２の電圧に基づいて、絶縁抵抗Ｒｉの低下を検出する。具体的には、ノードＮ２の電圧が、判定値よりも低下すると、絶縁抵抗の低下、すなわち漏電を検出する。なお、制御回路３１０の動作は、一般的にはマイコン等によりソフトウェア的に処理される。したがって、制御回路３１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）の一機能として実現可能である。
【００３７】
次に、インバータ２１０，２２０の制御を説明する。
ＭＧ１，ＭＧ２には、回転子の回転位相を検出する位置センサ２３０および各相電流を検出する電流センサ２４０が設けられる。
【００３８】
インバータ制御部２８０は、位置センサ２３０および電流センサ２４０での検出値に基づき、ＭＧ１，ＭＧ２が指令値（トルク・回転数）に従って回転駆動されるように、インバータ２１０，２２０におけるスイッチング動作を制御する。
【００３９】
インバータ２１０，２２０には、電力用半導体スイッチング素子を用いて構成された、一般的な三相インバータを適用することができるので、その詳細な構成は説明しない。一般的に、このようなインバータにおけるスイッチング制御には、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御が適用される。
【００４０】
ＰＷＭ制御では、三角波やのこぎり波が用いられるキャリア信号と、正弦波状の交流電圧指令値との電圧比較に従って、インバータの電力用半導体スイッチング素子のオンオフが制御される。このオンオフ制御によって、パルス幅が制御された方形波出力電圧の集合により構成される擬似交流電圧が、インバータ２１０，２２０からＭＧ１，ＭＧ２へ印加される。
【００４１】
したがって、インバータ２１０，２２０では、キャリア信号の周波数（以下、「キャリア周波数」とも称する）にて、電力用半導体スイッチング素子がオンオフされる。したがって、キャリア周波数での電磁ノイズが発生して、ハイブリッド車５のユーザに騒音として検知される可能性がある。したがって、インバータ２１０，２２０では、以下に説明するような、騒音抑制のためのキャリア周波数制御が実行される。
【００４２】
図４には、各インバータ２１０，２２０でのキャリア周波数制御が示される。
図４を参照して、インバータ２１０のキャリア周波数ｆ１は、所定の周波数範囲内で予め定められたパターンに従って、時間経過に応じて周期的あるいはランダムに変化させる。周波数範囲の中心値は予め定められたｆａであり、上限値（ｆ１ｍａｘ）はｆａ＋Δｆａであり、下限値（ｆ１ｍｉｎ）はｆａ−Δｆａである。
【００４３】
同様に、インバータ２１０のキャリア周波数ｆ２は、所定の周波数範囲内で予め定められたパターンに従って、時間経過に応じて周期的あるいはランダムに変化させる。周波数範囲の中心値は予め定められたｆｂであり、上限値（ｆ２ｍａｘ）はｆｂ＋Δｆｂであり、下限値（ｆ２ｍｉｎ）はｆｂ−Δｆｂである。なお、ｆａおよびｆｂは、所定のそれぞれ異なる周波数である。
【００４４】
図５を参照して、符号４００は、キャリア周波数ｆ１＝ｆａ（または、ｆ２＝ｆｂ）に固定した場合の音圧レベルの周波数分布を示す。この場合には、周波数ｆａ（またはｆｂ）に対応した固定周波数の音圧レベルが高くなるため、当該周波数の作動音がユーザに感知されやすくなる。
【００４５】
一方で、符号４１０は、図４に示したようにキャリア周波数ｆ１（ｆ２）を下限値ｆ１ｍｉｎ（ｆ２ｍｉｎ）から上限値ｆ１ｍａｘ（ｆ２ｍａｘ）の周波数範囲で変動させた場合の音圧レベルの周波数分布である。キャリア周波数を変更する周期を短くすることにより（たとえば、２〜１０［ｍｓ］程度）、人間の聴覚には、当該周波数範囲で一様な強度の音として認識される。
【００４６】
この結果、符号４１０に示すように、当該周波数領域内で音圧レベルを分散することができるため、作動音の音圧レベルを低減することが可能となる。
【００４７】
しかしながら、インバータ２１０，２２０の動作に伴って、キャリア周波数の差分に相当する、下記の式（１）で示される周波数ｆｃのスイッチングノイズ信号が発生する。式（１）において、ｍ，ｎは自然数である。
【００４８】
ｆｃ＝｜ｆ１×ｍ−ｆ２×ｎ｜ ・・・（１）
ここで、周波数ｆｃが、漏電検出装置３００のパルス信号３６５の周波数と近くなると、周波数ｆｃのスイッチングノイズの影響によって、漏電検出装置３００による漏電検出が正常に実行できなくなる虞がある。このため、本発明の実施の形態による漏電検出装置は、以下のように漏電検出の実行タイミングを制御する。
【００４９】
図６は、本発明の実施の形態による漏電検出装置による漏電検出動作の処理手順を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートに従う処理手順は、制御回路３１０により、所定周期で実行される。
【００５０】
図６を参照して、制御回路３１０は、ステップＳ１００により、前回の漏電検出の実行からの経過時間をカウントする。そして、制御回路３１０は、ステップＳ１１０により、ステップＳ１００でカウントした経過時間が所定値Ｔ０を越えているかどうかを判定する。
【００５１】
制御回路３１０は、経過時間がＴ０を越えているとき（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１２０に処理を進めて、ハイブリッド車５の発生音（インバータの作動音以外の発生音を意味する。以下、同じ。）が小さい車両状態であるかどうかを判定する。ステップＳ１２０による判定は、たとえば、エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２の回転数に基づいて実行できる。すなわち、これらの要素のいずれかの回転数が高いときには、これらの発生音によってインバータ２１０，２２０のキャリア信号による作動音がユーザに検知されにくい車両状態であると判定される。
【００５２】
制御回路３１０は、発生音が小さい車両状態のとき（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１３０に処理を進めて、漏電検出の実行を停止する。そして、制御回路３１０は、ステップＳ１４０により、図４に示したキャリア周波数制御によってキャリア周波数を変動されるランダムキャリアを実行するように、インバータ制御部２８０に指示する。これにより、インバータ制御部２８０は、ランダムキャリアの実行によって作動音を低減した上で、インバータ２１０，２２０を制御する。
【００５３】
すなわち、車両の発生音が小さい場合には、インバータ２１０，２２０での作動音がユーザに検知され易いため、ランダムキャリアの実行による作動音低下が優先される。そして、漏電の誤検出を防止するために、漏電検出は停止される。
【００５４】
一方、制御回路３１０は、発生音が小さい車両状態ではないとき（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、この機会に漏電検出を実行するために、ステップＳ１５０，Ｓ１６０を実行する。制御回路３１０は、ステップＳ１５０では、キャリア周波数を固定してインバータ２１０，２２０を制御するように、インバータ制御部２８０に指示する。これにより、インバータ２１０，２２０でのキャリア周波数は、図４に示した周波数ｆａ，ｆｂに固定される。周波数ｆａ，ｆｂは、｜ｆａ×ｍ−ｆｂ×ｎ｜が、漏電検出装置３００のパルス信号３６５の周波数と近くならないように、予め定められている。
【００５５】
さらに、制御回路３１０は、ステップＳ１６０により、インバータ２１０，２２０でのキャリア周波数が周波数ｆａ，ｆｂに固定されている状態で、漏電検出を実行する。漏電検出の実行時には、上述のように、パルス発生器３６０から所定周波数のパルス信号３６５が発生される。さらに、発生されたパルス信号３６５が伝達されたノードＮ１での電圧（パルス電圧振幅）を、バンドパスフィルタ３９０およびノードＮ２を介して、電圧検出器３２０で検出することによって、絶縁抵抗Ｒｉが低下しているか否かが判定される。
【００５６】
なお、制御回路３１０は、ステップＳ１１０において経過時間が所定値Ｔ０に達していない場合（ＮＯ判定時）には、漏電検出が不要な段階であると判断して、ステップＳ１２０をスキップして、ステップＳ１３０，Ｓ１４０の処理を実行する。すなわち、ランダムキャリアの実行によるインバータ２１０，２２０の作動音低下が優先される。
【００５７】
図６のフローチャートに従えば、漏電検出装置３００は、基本的には周期Ｔ０毎に漏電検出を実行しようとするが、インバータ２１０，２２０の作動音がユーザに感知されやすい状況を避けて、インバータ２１０，２２０でのランダムキャリアを中止した上で、漏電検出を実行する。これにより、ランダムキャリアによるインバータからのスイッチングノイズ信号によって、漏電検出が異常となることを防止できる。すなわち、インバータ２１０，２２０にランダムキャリアが適用されるハイブリッド車でも、漏電検出を正確に実行できる。
【００５８】
一方で、騒音がユーザに感知されやすい状況では、漏電検出の実行を一時待機させて、ランダムキャリアの実行によって、インバータ２１０，２２０による作動音を抑制することができる。したがって、車両走行中に、漏電検出を正確に行なうことと、ユーザに騒音を感知されないようにインバータのキャリア周波数制御（ランダムキャリア）を用いることとを両立できる。
【００５９】
なお、発生音が小さい車両状態が長期間継続したときには、漏電検出の機会が長期間に亘って失われる可能性がある。このような事態を回避するために、たとえば、ステップＳ１２０がＮＯ判定となった回数を別途カウントしておき、このカウント数が所定値を越えた場合には、ステップＳ１２０の判定を強制的にＹＥＳ判定としてもよい。このようにすると、基本的な周期Ｔ０よりも大きい最低限の周期に従って、漏電検出の機会を確保することが可能となる。
【００６０】
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。
【符号の説明】
【００６１】
５ ハイブリッド車、３０ アース（車体）、１００ エンジン、１１０ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、１２０ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２）、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ（高圧電源）、１９０ 前輪、２００ 高圧回路系、２０５ コンバータ、２１０，２２０ インバータ、２３０ 位置センサ、２４０ 電流センサ、２８０ インバータ制御部、３００ 漏電検出装置、３１０ 制御回路（ＥＣＵ）、３２０ 電圧検出器、３６０ パルス発生器、３６５ パルス信号、３７０ 検出抵抗、３８０ カップリングコンデンサ、３９０ バンドパスフィルタ、３９１，３９２ 過電圧保護用ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ ノード、Ｒｉ 絶縁抵抗、Ｔ０ 所定値（漏電検出基本周期）、ＶＨ 直流電圧、Ｖｂ 出力電圧（バッテリ）、ｆ１ｍｉｎ，ｆ２ｍｉｎ 下限値、ｆ１ｍａｘ，ｆ２ｍａｘ 上限値、ｆ１，ｆ２ キャリア周波数。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、漏電検出装置に関し、より特定的には、電動車両に搭載された漏電検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両に搭載された高圧電源と車体間に設けられた絶縁抵抗の低下を検出するための漏電検出装置が知られている。たとえば、特開２００３−２１９５５１号公報（特許文献１）には、バッテリからの直流電力をインバータ回路によりモータの駆動に適した三相交流電圧に変換する駆動システムを搭載する車両に用いられる漏電検出装置の構成が記載されている。
【０００３】
また、特許文献１に記載されたような駆動用モータの制御に用いられるインバータ回路では、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）が一般的に適用される。そして、駆動用モータでは比較的大電流が使用されるため、インバータのスイッチングによる作動音が、騒音としてユーザに感知される虞がある。
【０００４】
特開２００７−０２０３２０号公報（特許文献２）には、ユーザにインバータの作動音を聞こえ難くするために、キャリア周波数を変化させることが記載される。特許文献２によれば、ＰＷＭパルスの周波数を決めるキャリア周波数を、任意のキャリア周波数を中心として所定周波数範囲だけ周期的もしくはランダムに変動させる。さらに、特許文献２では、このキャリア周波数の変動幅を、電動機電流値もしくは周波数指令値より変更することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１９５５１号公報
【特許文献２】特開２００７−０２０３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１にも示されるように、漏電検出装置では、カップリングコンデンサを介して絶縁抵抗に印加される所定周波数の電圧パルス信号が発生される。そして、カップリングコンデンサとの接続点において、電圧パルス信号の振幅が低下するか否かによって、漏電抵抗の低下が検出される。
【０００７】
したがって、特許文献２に記載されたようなインバータのキャリア周波数を変動させる制御と、特許文献１に記載された漏電検出装置による漏電検出とが同時に実行される場合には、キャリア周波数の変化が、漏電検出装置の電圧パルス信号へ影響を及ぼすことが懸念される。特に、絶縁抵抗の低下を検出できなかったり、誤って低下を検出すること、すなわち漏電検出が正常に実行できなくなることが懸念される。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、インバータの作動音低減のためにキャリア周波数を変動させる制御が適用される電動車両において、漏電検出を正常に実行することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、複数のインバータを備えた電動車両に搭載された漏電検出装置は、カップリングコンデンサと、カップリングコンデンサを介して、電動車両の絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、パルス発生手段と、電圧検出手段と、漏電検出の実行を制御するための制御手段とを備える。パルス発生手段は、漏電検出の実行時に、絶縁抵抗、カップリングコンデンサおよび検出抵抗を含んで構成される直列回路に所定周波数のパルス信号を印加する。電圧検出手段は、カップリングコンデンサおよび検出抵抗の接続点電圧を検出する。制御手段は、複数のインバータの作動音を低下させるためにそれぞれのキャリア周波数を変動させるキャリア周波数制御が必要な車両状態であるか否かを判定するための手段と、キャリア周波数制御が不要な車両状態であると判定されたときに、各インバータに対してキャリア周波数を固定する指示を発するとともに漏電検出を実行するための手段と、漏電検出の実行時に接続点電圧の所定周波数の電圧成分に基づいて絶縁抵抗が低下しているか否かを判定するための手段とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、インバータの作動音低減のためにキャリア周波数を変動させる制御が適用される電動車両において、漏電検出装置に特別な構成を設けることなく、漏電検出を正常に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態による漏電検出装置が搭載される電動車両の一例として示されるハイブリッド車の概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車におけるエンジンおよびモータジェネレータ間の回転速度の関係を示す共線図である。
【図３】図１のハイブリッド車における高電圧の電気システムの構成を示すブロック図である。
【図４】各インバータでのキャリア周波数制御を説明する概念図である。
【図５】図４に示したキャリア周波数制御による効果を説明する概念図である。
【図６】本発明の実施の形態による漏電検出装置による漏電検出動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照し詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
図１は、本発明の実施の形態による漏電検出装置が搭載される電動車両の一例として示されるハイブリッド車の概略構成図である。なお、電動車両は、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車等の、電気エネルギによる車両駆動力発生源（代表的にはモータ）を備えた車両を総称するものとする。
【００１３】
図１を参照して、ハイブリッド車は、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０（以下、単に「ＭＧ１」とも称する）と、第２モータジェネレータ１２０（以下、単に「ＭＧ２」とも称する）と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とを備える。
【００１４】
図１に示すハイブリッド車は、エンジン１００およびＭＧ２のうちの少なくとも一方からの駆動力により走行する。エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１９０を駆動する経路である。もう一方は、ＭＧ１を駆動させて発電する経路である。
【００１５】
ＭＧ１およびＭＧ２の各々は、代表的には三相の交流回転電機である。ＭＧ１は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。ＭＧ１により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０のＳＯＣ（State Of Charge）に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、ＭＧ１により発電された電力はそのままＭＧ２を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、ＭＧ１により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。
【００１６】
ＭＧ１が発電機として作用している場合、ＭＧ１は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。ＭＧ１が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、ＭＧ１は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、ＭＧ２についても同様である。
【００１７】
ＭＧ２は、代表的には三相交流回転電機である。ＭＧ２は、バッテリ１５０に蓄えられた電力およびＭＧ１により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動する。
【００１８】
ＭＧ２の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１９０に伝えられる。これにより、ＭＧ２はエンジン１００をアシストしたり、ＭＧ２からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１９０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
【００１９】
ハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１９０によりＭＧ２が駆動され、ＭＧ２が発電機として作動する。これによりＭＧ２は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。ＭＧ２により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００２０】
動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤはＭＧ１の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤはＭＧ２の回転軸および減速機１４０に連結される。
【００２１】
エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２の回転速度は、図２に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００２２】
図１に戻って、バッテリ１５０は、複数の二次電池セルにより構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、ＭＧ１およびＭＧ２が発電した電力の他、車両の外部電源から供給される電力によって充電されてもよい。
【００２３】
エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。なお、ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００２４】
ＥＣＵ１７０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニットにより構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００２５】
図１に示されるハイブリッド車５は、バッテリ１５０の電力によって、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する電気システムを有する。モータ駆動に用いられるバッテリ１５０は、２００Ｖ程度の高電圧であるので、他の電気系と十分に絶縁される必要がある。万一、アース（車体）との間の絶縁抵抗が低下したときにも、漏電の発生を確実に検出することが安全上重要である。
【００２６】
図３は、図１のハイブリッド車における高電圧の電気システムの構成を示すブロック図である。
【００２７】
図３を参照して、バッテリ１５０には高圧回路系２００が接続される。高圧回路系２００は、コンバータ２０５と、ＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ回転駆動するためのインバータ２１０，２２０と、インバータ２１０，２２０の動作を制御するためのインバータ制御部２８０とを含む。インバータ制御部２８０は、図１に示したＥＣＵ１７０のうちの、インバータ制御に関する機能部分に相当する。
【００２８】
コンバータ２０５は、内蔵する電力用半導体スイッチング素子（図示せず）によるスイッチング動作により、バッテリ１５０の出力電圧Ｖｂを直流電圧変換して、直流電圧ＶＨを出力する。コンバータ２０５は、直流電圧ＶＨを電圧指令値に従って制御する。インバータ２１０，２２０は、内蔵する電力用半導体スイッチング素子（図示せず）によるスイッチング動作により、コンバータ２０５からの直流電圧ＶＨを交流電圧に変換してＭＧ１，ＭＧ２に供給する。このとき、ＭＧ１，ＭＧ２は正トルクを出力する。
【００２９】
一方、ＭＧ１，ＭＧ２が負トルクを出力して発電する場合には、インバータ２１０，２２０は、ＭＧ１，ＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換して、コンバータ２０５に対して出力する。コンバータ２０５は、直流電圧ＶＨの制御を通じた直流電圧変換によって、インバータ２１０，２２０からの直流電圧によってバッテリ１５０を充電する。
【００３０】
漏電検出装置３００は、バッテリ１５０および高圧回路系２００のアース３０に対する絶縁抵抗Ｒｉの低下を検出する。アース３０は、ハイブリッド車５の車体に対応する。絶縁抵抗Ｒｉは、図３に例示したように、バッテリ１５０の負極（高圧回路系２００のグランドに相当）と、アース（車体）３０との間の抵抗値で等価的に示される。アース３０と、高圧回路系２００のグランとの間、すなわち、図３での絶縁抵抗Ｒｉと並列に、コモンモードコンデンサ（図示せず）が配置されてもよい。
【００３１】
漏電検出装置３００は、制御回路３１０と、電圧検出器３２０と、パルス発生器３６０と、検出抵抗３７０と、カップリングコンデンサ３８０と、バンドパスフィルタ３９０と、過電圧保護用ダイオード３９１，３９２とを含む。
【００３２】
パルス発生器３６０は、所定周波数（所定周期Ｔｐ）のパルス信号３６５を発生する。検出抵抗３７０は、パルス発生器３６０およびノードＮ１の間に接続される。カップリングコンデンサ３８０は、漏電検出対象となるバッテリ１５０とノードＮ１との間に接続される。バンドパスフィルタ３９０は、ノードＮ１およびノードＮ２の間に接続される。バンドパスフィルタ３９０の通過帯域周波数は、パルス信号３６５の周波数に合わせて設計される。
【００３３】
ノードＮ２に接続された過電圧保護用ダイオード３９１，３９２は、サージ電圧（高電圧，負電圧）を除去する。電圧検出器３２０は、所定のサンプリング周期ＴｓによりノードＮ２の電圧を検出する。パルス信号３６５に応答したノードＮ２の周期的な電圧変化を検出可能するために、電圧検出器３２０のサンプリング周期Ｔｓは、パルス信号３６５の周期Ｔｐよりも十分短く設定される。これにより、パルス信号周期に対応したパルス電圧周期内での最大電圧（ピーク電圧）、最小電圧等を検知できる。なお、電圧検出器３２０にパルス発生器３６０からのパルス信号３６５を入力して、パルス信号３６５との同期を考慮してノードＮ２の電圧サンプリングタイミングを設定することによって、最大電圧（ピーク電圧）、最小電圧等を検知してもよい。
【００３４】
次に、漏電検出装置３００の動作について説明する。
漏電検出装置３００による漏電検出の実行時には、パルス発生器３６０は、パルス信号３６５を発生する。発生されたパルス信号３６５は、検出抵抗３７０、カップリングコンデンサ３８０および絶縁抵抗Ｒｉを含んで構成された直列回路に印加される。これにより、検出抵抗３７０およびカップリングコンデンサ３８０の接続点に相当するノードＮ１には、絶縁抵抗Ｒｉおよび検出抵抗３７０（抵抗値Ｒｄ）の分圧比：Ｒｉ／（Ｒｄ＋Ｒｉ）とパルス信号３６５の振幅（電源電圧＋Ｂ）との積を波高値とするパルス電圧が発生する。すなわち、絶縁抵抗Ｒｉが低下すると、ノードＮ１のパルス電圧の振幅が低下する。
【００３５】
ノードＮ１に発生したパルス電圧は、バンドパスフィルタ３９０によってパルス信号３６５の周波数以外の成分が減衰され、かつ、過電圧保護用ダイオード３９１，３９２によりサージ電圧が除去されて、ノードＮ２に伝達される。
【００３６】
制御回路３１０は、電圧検出器３２０がサンプリング周期Ｔｓに従って検出したノードＮ２の電圧に基づいて、絶縁抵抗Ｒｉの低下を検出する。具体的には、ノードＮ２の電圧が、判定値よりも低下すると、絶縁抵抗の低下、すなわち漏電を検出する。なお、制御回路３１０の動作は、一般的にはマイコン等によりソフトウェア的に処理される。したがって、制御回路３１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）の一機能として実現可能である。
【００３７】
次に、インバータ２１０，２２０の制御を説明する。
ＭＧ１，ＭＧ２には、回転子の回転位相を検出する位置センサ２３０および各相電流を検出する電流センサ２４０が設けられる。
【００３８】
インバータ制御部２８０は、位置センサ２３０および電流センサ２４０での検出値に基づき、ＭＧ１，ＭＧ２が指令値（トルク・回転数）に従って回転駆動されるように、インバータ２１０，２２０におけるスイッチング動作を制御する。
【００３９】
インバータ２１０，２２０には、電力用半導体スイッチング素子を用いて構成された、一般的な三相インバータを適用することができるので、その詳細な構成は説明しない。一般的に、このようなインバータにおけるスイッチング制御には、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御が適用される。
【００４０】
ＰＷＭ制御では、三角波やのこぎり波が用いられるキャリア信号と、正弦波状の交流電圧指令値との電圧比較に従って、インバータの電力用半導体スイッチング素子のオンオフが制御される。このオンオフ制御によって、パルス幅が制御された方形波出力電圧の集合により構成される擬似交流電圧が、インバータ２１０，２２０からＭＧ１，ＭＧ２へ印加される。
【００４１】
したがって、インバータ２１０，２２０では、キャリア信号の周波数（以下、「キャリア周波数」とも称する）にて、電力用半導体スイッチング素子がオンオフされる。したがって、キャリア周波数での電磁ノイズが発生して、ハイブリッド車５のユーザに騒音として検知される可能性がある。したがって、インバータ２１０，２２０では、以下に説明するような、騒音抑制のためのキャリア周波数制御が実行される。
【００４２】
図４には、各インバータ２１０，２２０でのキャリア周波数制御が示される。
図４を参照して、インバータ２１０のキャリア周波数ｆ１は、所定の周波数範囲内で予め定められたパターンに従って、時間経過に応じて周期的あるいはランダムに変化させる。周波数範囲の中心値は予め定められたｆａであり、上限値（ｆ１ｍａｘ）はｆａ＋Δｆａであり、下限値（ｆ１ｍｉｎ）はｆａ−Δｆａである。
【００４３】
同様に、インバータ２１０のキャリア周波数ｆ２は、所定の周波数範囲内で予め定められたパターンに従って、時間経過に応じて周期的あるいはランダムに変化させる。周波数範囲の中心値は予め定められたｆｂであり、上限値（ｆ２ｍａｘ）はｆｂ＋Δｆｂであり、下限値（ｆ２ｍｉｎ）はｆｂ−Δｆｂである。なお、ｆａおよびｆｂは、所定のそれぞれ異なる周波数である。
【００４４】
図５を参照して、符号４００は、キャリア周波数ｆ１＝ｆａ（または、ｆ２＝ｆｂ）に固定した場合の音圧レベルの周波数分布を示す。この場合には、周波数ｆａ（またはｆｂ）に対応した固定周波数の音圧レベルが高くなるため、当該周波数の作動音がユーザに感知されやすくなる。
【００４５】
一方で、符号４１０は、図４に示したようにキャリア周波数ｆ１（ｆ２）を下限値ｆ１ｍｉｎ（ｆ２ｍｉｎ）から上限値ｆ１ｍａｘ（ｆ２ｍａｘ）の周波数範囲で変動させた場合の音圧レベルの周波数分布である。キャリア周波数を変更する周期を短くすることにより（たとえば、２〜１０［ｍｓ］程度）、人間の聴覚には、当該周波数範囲で一様な強度の音として認識される。
【００４６】
この結果、符号４１０に示すように、当該周波数領域内で音圧レベルを分散することができるため、作動音の音圧レベルを低減することが可能となる。
【００４７】
しかしながら、インバータ２１０，２２０の動作に伴って、キャリア周波数の差分に相当する、下記の式（１）で示される周波数ｆｃのスイッチングノイズ信号が発生する。式（１）において、ｍ，ｎは自然数である。
【００４８】
ｆｃ＝｜ｆ１×ｍ−ｆ２×ｎ｜ ・・・（１）
ここで、周波数ｆｃが、漏電検出装置３００のパルス信号３６５の周波数と近くなると、周波数ｆｃのスイッチングノイズの影響によって、漏電検出装置３００による漏電検出が正常に実行できなくなる虞がある。このため、本発明の実施の形態による漏電検出装置は、以下のように漏電検出の実行タイミングを制御する。
【００４９】
図６は、本発明の実施の形態による漏電検出装置による漏電検出動作の処理手順を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートに従う処理手順は、制御回路３１０により、所定周期で実行される。
【００５０】
図６を参照して、制御回路３１０は、ステップＳ１００により、前回の漏電検出の実行からの経過時間をカウントする。そして、制御回路３１０は、ステップＳ１１０により、ステップＳ１００でカウントした経過時間が所定値Ｔ０を越えているかどうかを判定する。
【００５１】
制御回路３１０は、経過時間がＴ０を越えているとき（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１２０に処理を進めて、ハイブリッド車５の発生音（インバータの作動音以外の発生音を意味する。以下、同じ。）が小さい車両状態であるかどうかを判定する。ステップＳ１２０による判定は、たとえば、エンジン１００、ＭＧ１およびＭＧ２の回転数に基づいて実行できる。すなわち、これらの要素のいずれかの回転数が高いときには、これらの発生音によってインバータ２１０，２２０のキャリア信号による作動音がユーザに検知されにくい車両状態であると判定される。
【００５２】
制御回路３１０は、発生音が小さい車両状態のとき（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１３０に処理を進めて、漏電検出の実行を停止する。そして、制御回路３１０は、ステップＳ１４０により、図４に示したキャリア周波数制御によってキャリア周波数を変動されるランダムキャリアを実行するように、インバータ制御部２８０に指示する。これにより、インバータ制御部２８０は、ランダムキャリアの実行によって作動音を低減した上で、インバータ２１０，２２０を制御する。
【００５３】
すなわち、車両の発生音が小さい場合には、インバータ２１０，２２０での作動音がユーザに検知され易いため、ランダムキャリアの実行による作動音低下が優先される。そして、漏電の誤検出を防止するために、漏電検出は停止される。
【００５４】
一方、制御回路３１０は、発生音が小さい車両状態ではないとき（Ｓ１２０のＮＯ判定時）には、この機会に漏電検出を実行するために、ステップＳ１５０，Ｓ１６０を実行する。制御回路３１０は、ステップＳ１５０では、キャリア周波数を固定してインバータ２１０，２２０を制御するように、インバータ制御部２８０に指示する。これにより、インバータ２１０，２２０でのキャリア周波数は、図４に示した周波数ｆａ，ｆｂに固定される。周波数ｆａ，ｆｂは、｜ｆａ×ｍ−ｆｂ×ｎ｜が、漏電検出装置３００のパルス信号３６５の周波数と近くならないように、予め定められている。
【００５５】
さらに、制御回路３１０は、ステップＳ１６０により、インバータ２１０，２２０でのキャリア周波数が周波数ｆａ，ｆｂに固定されている状態で、漏電検出を実行する。漏電検出の実行時には、上述のように、パルス発生器３６０から所定周波数のパルス信号３６５が発生される。さらに、発生されたパルス信号３６５が伝達されたノードＮ１での電圧（パルス電圧振幅）を、バンドパスフィルタ３９０およびノードＮ２を介して、電圧検出器３２０で検出することによって、絶縁抵抗Ｒｉが低下しているか否かが判定される。
【００５６】
なお、制御回路３１０は、ステップＳ１１０において経過時間が所定値Ｔ０に達していない場合（ＮＯ判定時）には、漏電検出が不要な段階であると判断して、ステップＳ１２０をスキップして、ステップＳ１３０，Ｓ１４０の処理を実行する。すなわち、ランダムキャリアの実行によるインバータ２１０，２２０の作動音低下が優先される。
【００５７】
図６のフローチャートに従えば、漏電検出装置３００は、基本的には周期Ｔ０毎に漏電検出を実行しようとするが、インバータ２１０，２２０の作動音がユーザに感知されやすい状況を避けて、インバータ２１０，２２０でのランダムキャリアを中止した上で、漏電検出を実行する。これにより、ランダムキャリアによるインバータからのスイッチングノイズ信号によって、漏電検出が異常となることを防止できる。すなわち、インバータ２１０，２２０にランダムキャリアが適用されるハイブリッド車でも、漏電検出を正確に実行できる。
【００５８】
一方で、騒音がユーザに感知されやすい状況では、漏電検出の実行を一時待機させて、ランダムキャリアの実行によって、インバータ２１０，２２０による作動音を抑制することができる。したがって、車両走行中に、漏電検出を正確に行なうことと、ユーザに騒音を感知されないようにインバータのキャリア周波数制御（ランダムキャリア）を用いることとを両立できる。
【００５９】
なお、発生音が小さい車両状態が長期間継続したときには、漏電検出の機会が長期間に亘って失われる可能性がある。このような事態を回避するために、たとえば、ステップＳ１２０がＮＯ判定となった回数を別途カウントしておき、このカウント数が所定値を越えた場合には、ステップＳ１２０の判定を強制的にＹＥＳ判定としてもよい。このようにすると、基本的な周期Ｔ０よりも大きい最低限の周期に従って、漏電検出の機会を確保することが可能となる。
【００６０】
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。
【符号の説明】
【００６１】
５ ハイブリッド車、３０ アース（車体）、１００ エンジン、１１０ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、１２０ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２）、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ（高圧電源）、１９０ 前輪、２００ 高圧回路系、２０５ コンバータ、２１０，２２０ インバータ、２３０ 位置センサ、２４０ 電流センサ、２８０ インバータ制御部、３００ 漏電検出装置、３１０ 制御回路（ＥＣＵ）、３２０ 電圧検出器、３６０ パルス発生器、３６５ パルス信号、３７０ 検出抵抗、３８０ カップリングコンデンサ、３９０ バンドパスフィルタ、３９１，３９２ 過電圧保護用ダイオード、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ ノード、Ｒｉ 絶縁抵抗、Ｔ０ 所定値（漏電検出基本周期）、ＶＨ 直流電圧、Ｖｂ 出力電圧（バッテリ）、ｆ１ｍｉｎ，ｆ２ｍｉｎ 下限値、ｆ１ｍａｘ，ｆ２ｍａｘ 上限値、ｆ１，ｆ２ キャリア周波数。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインバータを備えた電動車両に搭載された漏電検出装置であって、
カップリングコンデンサと、
前記カップリングコンデンサを介して、前記電動車両の絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、
漏電検出の実行時に、前記絶縁抵抗、前記カップリングコンデンサおよび前記検出抵抗を含んで構成される直列回路に所定周波数のパルス信号を印加するためのパルス発生手段と、
前記カップリングコンデンサおよび前記検出抵抗の接続点電圧を検出するための電圧検出手段と、
前記漏電検出の実行を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記複数のインバータの作動音を低下させるためにそれぞれのキャリア周波数を変動させるキャリア周波数制御が必要な車両状態であるか否かを判定するための手段と、
前記キャリア周波数制御が不要な車両状態であると判定されたときに、各前記インバータに対して前記キャリア周波数を固定する指示を発するとともに前記漏電検出を実行するための手段と、
前記漏電検出の実行時に、前記接続点電圧の前記所定周波数の電圧成分に基づいて、前記絶縁抵抗が低下しているか否かを判定するための手段とを含む、漏電検出装置。
【請求項１】
複数のインバータを備えた電動車両に搭載された漏電検出装置であって、
カップリングコンデンサと、
前記カップリングコンデンサを介して、前記電動車両の絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、
漏電検出の実行時に、前記絶縁抵抗、前記カップリングコンデンサおよび前記検出抵抗を含んで構成される直列回路に所定周波数のパルス信号を印加するためのパルス発生手段と、
前記カップリングコンデンサおよび前記検出抵抗の接続点電圧を検出するための電圧検出手段と、
前記漏電検出の実行を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記複数のインバータの作動音を低下させるためにそれぞれのキャリア周波数を変動させるキャリア周波数制御が必要な車両状態であるか否かを判定するための手段と、
前記キャリア周波数制御が不要な車両状態であると判定されたときに、各前記インバータに対して前記キャリア周波数を固定する指示を発するとともに前記漏電検出を実行するための手段と、
前記漏電検出の実行時に、前記接続点電圧の前記所定周波数の電圧成分に基づいて、前記絶縁抵抗が低下しているか否かを判定するための手段とを含む、漏電検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２５０５５８（Ｐ２０１１−２５０５５８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２０３２７（Ｐ２０１０−１２０３２７）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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