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発明の名称 車両用地絡検出装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−20364(P2007−20364A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−201586(P2005−201586)
出願日 平成17年7月11日(2005.7.11)
代理人 【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
発明者 森田 剛 / 中澤 慎介
要約 課題
地絡の発生を検出すると共に、当該地絡の発生の原因を判別する車両用地絡検出装置を提供する。

解決手段
カップリングコンデンサC1の一端側に高電圧バッテリ2の出力端子を接続し、地絡検知時に、カップリングコンデンサC1の他端側となる測定点に、パルス信号を印加し、測定点に発生する電圧値を検出して、高電圧バッテリ2、電気機器ユニット3の地絡を判定する。また、地絡原因を判別するために、車両制御部5及び外部検査装置6は、矩形波パルス発生部21で発生するパルス信号の発振周波数を変更して測定点Aに印加させて、A/D変換部22により検出された電圧振幅値の変化から、高電圧バッテリ2、電気機器ユニット3のインピーダンスの変化量に応じた地絡発生の原因として、R地絡、C地絡の何れかであるかを判別する。
特許請求の範囲
【請求項1】
カップリングコンデンサの一端側に電源の出力端子を接続し、前記カップリングコンデンサの他端側となる測定点に、パルス信号を印加し、前記測定点に発生する電圧値を検出して、前記電源に接続された回路の地絡を判定する車両用地絡検出装置において、
所定の発振周波数のパルス信号を前記測定点に印加するパルス発生手段と、
前記パルス発生手段によって前記測定点にパルス信号を印加させた場合に、当該測定点に発生する電圧振幅値を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により検出された電圧振幅値の変化から、前記回路の地絡発生を検知する地絡検知手段と、
前記パルス発生手段で発生するパルス信号の発振周波数を変更して前記測定点に印加させて、前記電圧検出手段により検出された発振周波数の変更前と変更後とでの電圧振幅値の変化から、地絡発生の原因を判別する地絡原因判別手段と
を備えることを特徴とする車両用地絡検出装置。
【請求項2】
前記地絡原因判別手段は、前記地絡検知手段が地絡発生を検知した場合に、当該所定の発振周波数とは異なる発振周波数のパルス信号を前記パルス発生手段で発生させて、地絡発生の原因を判別することを特徴とする請求項1に記載の車両用地絡検出装置。
【請求項3】
前記回路は、前記電源に接続されて、当該電源からの電力供給を受けて動作する一又は複数の電気機器を含み、
前記電気機器ごとに前記カップリングコンデンサとの接続関係を切り替えて、前記地絡検出手段によって地絡発生を検出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用地絡検出装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば電気自動車に設けられた高電圧電源や各種電気機器と車体との地絡の発生を検出する車両用地絡検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
通常、電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド電気自動車等の電気車両においては、高電圧電池に接続された高電圧回路と、車体を接地とした車両電装回路とが絶縁されている。そして、従来より、高電圧電源の地絡判定を行う地絡検出装置としては、下記の特許文献1に記載されているような地絡検出装置が知られている。
【0003】
この特許文献1に記載された地絡検出装置は、直流電源のプラス端子にカップリングコンデンサの一端を接続し、カップリングコンデンサの他端の測定点に所定周波数の方形波パルスを印加して、測定点に発生する電圧を検出することによって、直流電源の地絡の発生を検出している。
【特許文献1】特開平2003−250201号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した従来の地絡検出装置は、地絡が発生したことは検出できるが、地絡の原因を判別することはできなかった。
【0005】
具体的には、例えば電源ハーネスを含む高電圧回路が車体に直接接触することによって地絡が発生する場合と、高電圧回路と車体との間に雨水等の水分が侵入し、水分を介して地絡が発生する場合とがあり、従来の地絡検出装置では、何れの原因によって地絡が発生したのかを判別できなかった。
【0006】
この為、地絡が発生したことにより必要な修理作業において、地絡の原因を特定することが困難であり、地絡発生原因に応じた適切な作業が困難なものとなっていた。
【0007】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、地絡の発生を検出すると共に、当該地絡の発生の原因を判別することができる車両用地絡検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、カップリングコンデンサの一端側に電源の出力端子を接続し、カップリングコンデンサの他端側となる測定点に、パルス信号を印加し、測定点に発生する電圧値を検出して、電源に接続された回路の地絡を判定する車両用地絡検出装置において、所定の発振周波数のパルス信号を測定点に印加するパルス発生手段と、パルス発生手段によって測定点にパルス信号を印加させた場合に、当該測定点に発生する電圧振幅値を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出された電圧振幅値の変化から、回路の地絡発生を検知する地絡検知手段とを備え、上述の課題を解決するために、地絡原因判別手段は、パルス発生手段で発生するパルス信号の発振周波数を変更して測定点に印加させて、電圧検出手段により検出された発振周波数の変更前と変更後とでの電圧振幅値の変化から、地絡発生の原因を判別する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、パルス信号の発振周波数を変更して測定点に印加した場合、地絡原因によって電圧振幅値が変化することを利用して、電圧検出手段により検出された電圧振幅値の変化から、地絡発生の原因を判別することができるので、当該電圧振幅値から地絡の発生を検出すると共に、当該地絡の発生の原因を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0011】
本発明は、例えば図1に示すように構成された車両電装システムの地絡検出装置1に適用される。
【0012】
[車両電装システムの構成]
この車両電装システムは、地絡検出装置1により、高電圧バッテリ2、複数の電気機器ユニット3A、3B、3C(以下、総称する場合には、単に「電気機器ユニット3」と呼ぶ。)、高電圧バッテリ2と電気機器ユニット3とを接続するハーネスを含む強電系回路(以下、単に「強電系」とも記載する。)に地絡が発生したことを判定すると共に、当該地絡発生の原因を判別するものである。本例において、電気機器ユニット3は、例えばモータや空調装置等のインバータが挙げられる。
【0013】
電気機器ユニット3は、スイッチ回路が導通状態である時に、高電圧バッテリ2からの直流電圧をスイッチング制御して、モータ等に交流電圧を供給するものである。この電気機器ユニット3は、電気車両の駆動力発生要求に応じて、高電圧バッテリ2からモータ等に電力供給を行う。この電気機器ユニット3は、電気車両内の強電系回路よりも低電圧系の弱電系回路(以下、単に「弱電系」とも記載する。)である電装部品との間が絶縁抵抗によって絶縁されている。
【0014】
高電圧バッテリ2は、電気機器ユニット3に電力供給するために、電気機器ユニット3のそれぞれと接続されている。高電圧バッテリ2のプラス端子には、スイッチ回路4Aが接続され、高電圧バッテリ2のマイナス端子には、スイッチ回路4Dが接続されている。また、高電圧バッテリ2は、スイッチ回路4Aを介して電気機器ユニット3Aのプラス端子と接続され、スイッチ回路4A及びスイッチ回路4Bを介して電気機器ユニット3Bのプラス端子と接続され、スイッチ回路4A及びスイッチ回路4Cを介して電気機器ユニット3Cのプラス端子と接続されている。更に、高電圧バッテリ2は、スイッチ回路4Dを介して電気機器ユニット3A、電気機器ユニット3B、電気機器ユニット3cのマイナス端子と接続されている。これらスイッチ回路4A、スイッチ回路4B、スイッチ回路4C、スイッチ回路4Dは、車両制御部5の制御信号によって開閉動作する。
【0015】
車両制御部5は、地絡発生の診断時に、地絡検出装置1に地絡検知命令を出力すると共に、スイッチ回路4A〜スイッチ回路4Dの開閉を制御する。そして、車両制御部5は、地絡検知命令を出力したことに対して地絡検出装置1で地絡の発生を検知していない場合には、その旨を示す地絡有無信号を外部検査装置6に出力する。一方、車両制御部5は、地絡検知命令を出力したことに対して地絡検出装置1から地絡有無信号を入力した場合には、地絡発生を通知する地絡有無信号を外部検査装置6に出力する。
【0016】
外部検査装置6は、車両の地絡発生の診断時に、作業者によって車載の車両制御部5と接続される。この外部検査装置6は、地絡原因を判別するに際して、診断周波数変更命令を車両制御部5に出力する。そして、当該診断周波数変更命令に応じて入力した地絡有無信号によって、地絡発生の原因を特定する。また、外部検査装置6は、表示部6aを備え、地絡発生の有無情報、地絡箇所情報、地絡原因を表す地絡種別情報等を作業者に提示する。
【0017】
地絡検出装置1は、高電圧バッテリ2,電気機器ユニット3側の強電系と、弱電系とが地絡していることを検出するために、高電圧バッテリ2の絶縁抵抗値を検出する。具体的には、地絡検出装置1は、高電圧バッテリ2のプラス側出力端(+)と接続するカップリングコンデンサC1と、抵抗R1と、制御回路11とを有している。なお、本実施例においては、カップリングコンデンサC1を高電圧バッテリ2のプラス側出力端(+)に接続しているが、マイナス側出力端(−)に接続していても良い。
【0018】
制御回路11は、抵抗R1とカップリングコンデンサC1との間であって、カップリングコンデンサC1の一端側(測定点A)に矩形波の電圧信号であるパルス信号を供給するパルス発生手段、当該測定点Aに発生する電圧を測定する電圧検出手段として機能する。また、制御回路11は、該測定点Aに発生する電圧を検出して、強電系の地絡を判定する。この制御回路11は、パルス信号を出力する矩形波パルス発生部21と、抵抗R2とコンデンサC2との測定点Aに発生する電圧信号をA/D変換するA/D変換部22と、制御中枢となるCPU等の地絡検知部23を備えている。
【0019】
この地絡検知部23は、強電系における地絡発生、地絡原因、地絡箇所を判定するに際して、矩形波パルス発生部21からパルス信号を発振させて、パルス信号に対するA/D変換部22により入力する電圧振幅値の変化を読み取る。この地絡検知部23で検出された地絡検知信号は、車両制御部5に送信される。また、地絡検知部23には、図示しないメモリが備えられており、当該メモリに、A/D変換部22にて測定された電圧振幅値と比較されて地絡発生の有無を判定する地絡発生判定値、パルス信号の発振周波数を上昇させて地絡原因を特定するための高周波数用地絡原因判定値、及び、パルス信号の発振周波数を低下させて地絡原因を特定するための低周波数用地絡原因判定値を記憶している。
【0020】
ここで、強電系に地絡が発生している場合には、パルス信号を矩形波パルス発生部21で発生させても、地絡が発生していない時のパルス信号の電圧振幅値よりも、A/D変換部22で入力する電圧振幅値が小さくなってしまう。従って、地絡検知部23では、A/D変換部22で入力した電圧振幅値と、メモリに記憶しておいた所定の地絡発生判定値とを比較して、強電系に地絡が発生しているか否かを表す地絡検知信号を車両制御部5に出力する。
【0021】
また、車両電装システムは、地絡の発生を検出した場合には、矩形波パルス発生部21で発生させるパルス信号の発振周波数を低くしてA/D変換部22で入力する電圧振幅値と低周波数用地絡原因判定値とを比較すると共に、矩形波パルス発生部21で発生させるパルス信号の発振周波数を高くしてA/D変換部22で入力する電圧振幅値と高周波数用地絡原因判定値とを比較して、地絡発生の原因を特定する。
【0022】
なお、矩形波パルス発生部21から発振するパルス信号の発振周波数は、電気機器ユニット3が発生するスイッチング周波数などよりも低い周波数であれば良く、更には、電気機器ユニット3以外の交流回路よりも低い周波数であって、車両電装システムで使用されていないような低い周波数であれば良く、例えば5〜20Hz程度とされる。地絡検出装置1と電気機器ユニット3とが電気的に接続されているために、電気機器ユニット3から地絡検出装置1には、電気機器ユニット3であるインバータのスイッチングノイズ等の高周波ノイズが流入するためである。なお、電気機器ユニット3に接続されたモータが三相交流モータからなる場合には、通常、100kHz〜数100kHzオーダの高周波ノイズが地絡検出装置1に流入することになるので、当該周波数帯よりも低い発振周波数を使用する。
【0023】
「地絡原因を判別する原理」
つぎに、本発明を適用した車両電装システムによって、地絡原因が判別できることについて説明する。
【0024】
上述の車両電装システムにおいて、地絡が発生する場面としては、図2で地絡発生部30として示すように、強電系において高電圧バッテリ2や電気機器ユニット3と車体とが直接若しくは導電性異物を介して接触して、高電圧バッテリ2や電気機器ユニット3が抵抗RLを介して接地するR地絡が発生する場合や、高電圧バッテリ2や電気機器ユニット3と車体との間に水分などが満たされて、高電圧バッテリ2や電気機器ユニット3がコンデンサCLを介して接地するC地絡が発生する場合がある。
【0025】
R地絡は、図3(A)に示すように、強電系と地絡検出装置1側の弱電系との間に導電性の異物が存在して、抵抗RLが存在することと等価であり、当該抵抗RLを介して地絡が発生する現象である。また、C地絡は、図3(B)に示すように、強電系と地絡検出装置1側の弱電系との間に、導電性が小さく誘電率を有する異物が混入して、コンデンサCLが存在することと等価であり、当該コンデンサCLを介して地絡が発生する現象である。
【0026】
地絡が発生していない時の測定点Aから制御回路11側である地絡検出装置1側のインピーダンスZ1は、「抵抗R1」となるのに対して、地絡が発生していない時の測定点Aよりも車両側のインピーダンスZ2は、∞(無限大)となる。したがって、地絡が発生していない場合、地絡検出装置1側のインピーダンスZ1と車両側のインピーダンスZ2との比は、下記の式1に示すように、
Z1:Z2=R1:∞ (式1)
となる。
【0027】
R地絡が発生した場合、車両側のインピーダンスZ2は、地絡抵抗RLが加わって、RL+1/2πfC1となり、地絡検出装置1側のインピーダンスZ1と車両側のインピーダンスZ2との比は、下記の式2に示すように、
Z1:Z2=R1:RL+1/2πfC1 (式2)
となる。すなわち、R地絡が発生した場合、パルス信号の発振周波数に影響するのは、カップリングコンデンサC1に基づくインピーダンス(1/2πfC1)のみとなる。
【0028】
また、C地絡が発生した時の車両側のインピーダンスZ2は、地絡容量CLが加わって、1/2πfCL+1/2πfC1となり、地絡検出装置1側のインピーダンスZ1と車両側のインピーダンスZ2との比は、下記の式3に示すように、
Z1:Z2=R1:1/2πfCL+1/2πfC1 (式3)
となる。すなわち、C地絡が発生した場合、パルス信号の発振周波数に影響するのは、カップリングコンデンサC1に基づくインピーダンス(1/2πfC1)に加えて、地絡容量CLに基づくインピーダンス(1/2πfCL)が発生する。
【0029】
このように、地絡発生の有無及び地絡発生原因によってインピーダンスZ2が変化する為、図4(A)に示すように、地絡が発生していない場合には、A/D変換部22で検出する測定点Aのパルス信号は、正常振幅値Vとなる一方で、R地絡又はC地絡の何れが発生した場合、A/D変換部22で検出する測定点Aのパルス信号は、地絡が発生していない時の車両側のインピーダンスZ2よりも、地絡が発生した時の車両側のインピーダンスZ2が大きくなり、測定点Aのパルス信号は、正常振幅値Vよりも小さい地絡検出振幅値V1となる。
【0030】
地絡が発生した場合、R地絡とC地絡とでは、式2と式3のようにインピーダンスZ2の相違があることから、図5に示すように、測定点Aに与えられる発振周波数に応じたインピーダンスの変化の仕方が異なる。
【0031】
C地絡の場合、基本となる発振周波数f1(例えば10Hz)より低い発振周波数f2(例えば5Hz)が測定点Aに与えられると、式3における1/2πfCL+1/2πfC1が影響して車両側のインピーダンスZ2が、Z11からZ12に低くなる。また、R地絡の場合、基本となる発振周波数f1より低い発振周波数f2が測定点Aに与えられると、式2における1/2πfC1が影響して車両側のインピーダンスZ2が、Z11からZ13に低くなる。このように、発振周波数がf1からf2と低くなると、R地絡した時のインピーダンスZ2の変化幅(Z11−Z12)が、C地絡した時のインピーダンスZ2の変化幅(Z11−Z13)よりも大きくなる。
【0032】
したがって、図4(B)に示すように、車両側のインピーダンスZ2がZ12となるR地絡が発生した場合に、測定点Aに現れるパルス信号は、低周波数用地絡原因判定値Vl2よりも低い地絡検出振幅値Vrlとなり、一方、車両側のインピーダンスZ2がZ13となるC地絡が発生した場合に、測定点Aに現れるパルス信号は、低周波数用地絡原因判定値Vl2よりも高い地絡検出振幅値Vclとなる。すなわち、発振周波数をf2と低くした時の地絡検出振幅値Vcl>低周波数用地絡原因判定値Vl2>発振周波数をf2と低くした時の地絡検出振幅値Vrlの関係となる。これにより、車両電装システムは、発振周波数をf1からf2に低くしたときに、測定点Aに現れるパルス信号の振幅値が、低周波数用地絡原因判定値Vl2よりも低い場合にはR地絡であると判別でき、低周波数用地絡原因判定値Vl2よりも高い場合にはC地絡であると判別できる。
【0033】
一方、図5に示すように、C地絡の場合、基本となる発振周波数f1より高い発振周波数f3(例えば20Hz)が測定点Aに与えられると、式3における1/2πfCL+1/2πfC1が影響して車両側のインピーダンスZ2が、Z11からZ14に高くなる。また、R地絡の場合、基本となる発振周波数f1より高い発振周波数f3が測定点Aに与えられると、式2における1/2πfC1が影響して車両側のインピーダンスZ2が、Z11からZ15に高くなる。このように、発振周波数がf1からf3と高くなると、R地絡した時のインピーダンスZ2の変化幅(Z15−Z11)が、C地絡した時のインピーダンスZ2の変化幅(Z14−Z11)よりも大きくなる。
【0034】
したがって、図4(C)に示すように、車両側のインピーダンスZ2がZ15となるR地絡が発生した場合に、測定点Aに現れるパルス信号は、高周波数用地絡原因判定値Vh2よりも高い地絡検出振幅値Vrhとなり、一方、車両側のインピーダンスZ2がZ14となるC地絡が発生した場合に、測定点Aに現れるパルス信号は、高周波数用地絡原因判定値Vh2よりも低い地絡検出振幅値Vchとなる。すなわち、発振周波数をf3と高くした時の地絡検出振幅値Vrh>高周波数用地絡原因判定値Vh2>発振周波数をf3と高くした時の地絡検出振幅値Vchの関係となる。これにより、車両電装システムは、発振周波数をf1からf3に高くしたときに、測定点Aに現れるパルス信号の振幅値が、高周波数用地絡原因判定値Vh2よりも高い場合にはR地絡である判別でき、高周波数用地絡原因判定値Vh2よりも低い場合にはC地絡であると判別できる。
【0035】
「地絡発生した箇所を特定する原理」
つぎに、本発明を適用した車両電装システムによって、地絡の発生した箇所が判別できることについて説明する。
【0036】
上述の車両電装システムにおいて、地絡が発生する箇所としては、図6における高電圧バッテリ2、各電気機器ユニット3、高電圧バッテリ2と電気機器ユニット3とを接続するハーネスなどが挙げられる。これに対し、車両電装システムは、図6に示すように、高電圧バッテリ2と各電気機器ユニット3とを接続するハーネスに、車両制御部5によって開閉動作されるスイッチ回路4A、スイッチ回路4B、スイッチ回路4C、スイッチ回路4Dを設けている。
【0037】
このように構成された車両電装システムは、図6に示すように電気機器ユニット3Bと車体との間にR地絡が発生した状態と、電気機器ユニット3Cと車体との間にC地絡が発生した状態と、地絡が発生していない電気機器ユニット3Aとを区別して検出できる。このために、車両電装システムは、図7に示すように、スイッチ回路4A、スイッチ回路4B、スイッチ回路4C、スイッチ回路4Dのオン状態、オフ状態を切り替えることにより、車両電装システムのどの箇所に地絡が発生しているかを特定できる。
【0038】
高電圧バッテリ2からスイッチ回路4A、4D間の地絡(以下、これを高電圧バッテリ2の地絡と記載する)発生の有無を検知する時には、スイッチ回路4A、スイッチ回路4B、スイッチ回路4C、スイッチ回路4Dの全てをオフ状態にして、地絡検出装置1と高電圧バッテリ2のみが接続された状態とする。これにより、地絡検出装置1で地絡発生を検知した場合には、地絡発生箇所が高電圧バッテリ2であることを特定できる。
【0039】
また、高電圧バッテリ2に地絡が発生していないことを検知した後に、電気機器ユニット3Aの地絡発生の有無を検知する場合には、スイッチ回路4Aのみをオン状態にして、地絡検出装置1で地絡を検知する。更に、電気機器ユニット3Bの地絡発生の有無を検知する場合には、スイッチ回路4A及びスイッチ回路4Bをオン状態にして、地絡検出装置1で地絡を検知する。更に、電気機器ユニット3Cの地絡発生の有無を検知する場合には、スイッチ回路4A及びスイッチ回路4Cをオン状態にして、地絡検出装置1で地絡を検知する。
【0040】
このように、車両電装システムは、車両制御部5からスイッチ回路4A〜4Dの開閉状態を図7に示す組み合わせで制御することによって、高電圧バッテリ2、電気機器ユニット3A〜3Dの何れかの箇所で地絡が発生したかを検知できる。
【0041】
[車両電装システムの地絡発生原因、地絡発生箇所の検出処理]
つぎに、上述したように構成された車両電装システムにおいて、地絡発生の有無、地絡発生原因及び地絡発生箇所を検出する一連の処理について、図8及び図9を参照して説明する。
【0042】
この車両電装システムは、先ず、地絡診断を行う作業者などによって、車両制御部5に外部検査装置6が接続されると、ステップST1において、外部検査装置6から車両制御部5に地絡の診断命令が供給され、ステップST2において、地絡検出装置1によって地絡診断を開始させるために、車両制御部5から地絡検出装置1に、通常の地絡発生の有無のみを診断するための地絡検知命令を供給する。また、このステップST2において、車両制御部5は、強電系全体において地絡が発生しているか否かを診断させるために、スイッチ回路4A〜4Dの全てをオン状態に制御する。
【0043】
次のステップST3において、地絡検出装置1は、車両制御部5からの地絡検知命令を受け、地絡検知部23によって矩形波パルス発生部21から所定の発振周波数f1(例えば10Hz)の矩形波パルス信号を測定点Aに向かって出力させ、A/D変換部22によってパルス信号を入力する。そして、地絡検知部23は、A/D変換部22で入力したパルス信号の電圧値の振幅V1が、所定の地絡検出振幅値Vよりも低いか否かを判定する。パルス信号の電圧値の振幅V1が、所定の地絡検出振幅値Vよりも低い場合には、地絡発生を検知したことを示す地絡検知信号を車両制御部5に供給してステップST5に処理を進め、そうでない場合にはその旨を示す地絡検知信号を車両制御部5に供給して、処理をステップST4に進める。
【0044】
ステップST4において、車両制御部5は、強電系のどの箇所にも地絡が発生していないことを示す地絡有無信号を外部検査装置6に出力し、外部検査装置6は、表示部6aに、「地絡異常なし」を示す表示を行って、処理を終了する。
【0045】
一方、車両制御部5は、ステップST5において、地絡発生している箇所を特定する処理を開始し、ステップST6において、先ず高電圧バッテリ2の地絡発生の有無を診断するために、スイッチ回路4A〜4Dを全てオフ状態に制御する。
【0046】
次のステップST7において、地絡検出装置1は、車両制御部5からの地絡検知命令を受けて、所定の発振周波数f1の矩形波パルス信号を測定点Aに向かって出力させ、パルス信号を入力する。そして、地絡検知部23は、入力したパルス信号の電圧値の振幅V1が、所定の地絡検出振幅値Vよりも低いか否かを判定する。パルス信号の電圧値の振幅V1が、所定の地絡検出振幅値Vよりも低い場合には、高電圧バッテリ2が地絡しているので、処理をステップST8に処理を進め、そうでない場合には、ステップST10に処理を進める。
【0047】
高電圧バッテリ2の地絡が発生していると判定した場合、ステップST8において、車両制御部5は、高電圧バッテリ2に地絡発生が有る旨の地絡有無信号を外部検査装置6に供給し、外部検査装置6は、図9の地絡原因判別処理に移行させる。
【0048】
この地絡原因判別処理は、先ず図9のステップST31において、外部検査装置6から車両制御部5に、発振周波数をf1からf2に低下させる診断周波数変更命令を供給し、この診断周波数変更命令は、車両制御部5から地絡検知部23に供給される。
【0049】
次に地絡検知部23は、ステップST32において、発振周波数f1よりも低い発振周波数f2の矩形波パルス信号を矩形波パルス発生部21から測定点Aに与えさせ場合に、図4(B)に示すように、A/D変換部22で入力したパルス信号の振幅値が、低周波数用地絡原因判定値Vl2よりも大きいか否かを判定する。パルス信号の振幅値が低周波数用地絡原因判定値Vl2よりも大きいと判定した場合には、ステップST33において高電圧バッテリ2にC地絡が発生していると記憶し、そうでない場合には、ステップST34において高電圧バッテリ2にR地絡が発生していると記憶して、ステップST35に処理を進める。
【0050】
次のステップST35において、外部検査装置6から車両制御部5に、発振周波数をf3に上昇させる診断周波数変更命令を供給し、この診断周波数変更命令は、車両制御部5から地絡検知部23に供給される。
【0051】
次に地絡検知部23は、ステップST36において、発振周波数f1よりも高い発振周波数f3の矩形波パルス信号を矩形波パルス発生部21から測定点Aに与えた場合に、図4(C)に示すように、A/D変換部22で入力したパルス信号の振幅値が、高周波数用地絡原因判定値Vh2よりも小さいか否かを判定する。パルス信号の振幅値が高周波数用地絡原因判定値Vh2よりも小さいと判定した場合には、ステップST37において高電圧バッテリ2にC地絡が発生していると記憶し、そうでない場合には、ステップST38において高電圧バッテリ2にR地絡が発生していると記憶して、ステップST39に処理を進める。
【0052】
ステップST39において、車両制御部5は、ステップST32〜34で取得した低い発振周波数f2に対するパルス信号の振幅値とR地絡又はC地絡かを判別する値、及び、ステップST36〜38で取得した高い発振周波数f3に対するパルス信号の振幅値とR地絡又はC地絡かを判別する値を外部検査装置6に送信して、図8のステップST9に処理を戻す。
【0053】
ステップST9において、外部検査装置6は、ステップST8で供給された地絡有無信号に基づいて、「地絡箇所」として高電圧バッテリ2と表示し、ステップST39で送信された各発振周波数f2,f3に対するパルス信号の振幅値とR地絡又はC地絡かを判別する値から、R地絡かC地絡かの「地絡種別」及び当該地絡種別を判別した時のパルス信号の振幅値、発振周波数f2,f3の値を表示して、処理を終了する。
【0054】
次に、ステップST7で高電圧バッテリ2の地絡が発生していないと判定されたステップST10においては、次にスイッチ回路4Aのみをオン状態にして、所定の発振周波数f1の矩形波パルス信号を測定点Aに向かって出力させて、A/D変換部22で入力したパルス信号の振幅値から、ステップST11において、電気機器ユニット3Aに地絡が発生しているか否かを判定する。
【0055】
電気機器ユニット3Aの地絡が発生していると判定した場合、ステップST12において、車両制御部5は、電気機器ユニット3Aに地絡発生が有る旨の地絡有無信号を外部検査装置6に供給し、外部検査装置6は、図9の地絡原因判別処理に移行させる。この地絡原因判別処理は、対象を電気機器ユニット3Aとした他は上述のステップST8と同様にステップST31〜ステップST39の処理を行うことにより、所定の発振周波数f1よりも低い発振周波数f2の矩形波パルス信号を測定点Aに与えた時にA/D変換部22で入力するパルス信号の振幅値からR地絡又はC地絡の何れかが発生しているかを判別し、更に、所定の発振周波数f1よりも高い発振周波数f3の矩形波パルス信号を測定点Aに与えた時にA/D変換部22で入力するパルス信号の振幅値からR地絡又はC地絡の何れかが発生しているかを判別して、それぞれの発振周波数とパルス信号の振幅値とR地絡又はC地絡かを示す記録値を外部検査装置6に供給する。
【0056】
次のステップST13においては、ステップST9と同様に、ステップST12で供給された地絡有無信号に基づいて、「地絡箇所」として電気機器ユニット3Aと表示し、ステップST39で送信された各発振周波数f2,f3に対するパルス信号の振幅値とR地絡又はC地絡かを判別する値から、R地絡かC地絡かの「地絡種別」及び当該地絡種別を判別した時のパルス信号の振幅値、発振周波数f2,f3の値を表示して、処理を終了する。
【0057】
次に、ステップST11で電気機器ユニット3Aの地絡が発生していないと判定されたステップST14においては、次にスイッチ回路4Aに加えて、スイッチ回路4Bをオン状態にして、所定の発振周波数f1の矩形波パルス信号を測定点Aに向かって出力させて、ステップST15において、A/D変換部22で入力したパルス信号の振幅値から、電気機器ユニット3Bに地絡が発生しているか否かを判定する。
【0058】
電気機器ユニット3Bの地絡が発生していると判定した場合、ステップST16において、車両制御部5は、電気機器ユニット3Bに地絡発生が有る旨の地絡有無信号を外部検査装置6に供給し、外部検査装置6は、図9の地絡原因判別処理に移行させる。この地絡原因判別処理は、対象を電気機器ユニット3Bとした他は上述のステップST8と同様にステップST31〜ステップST39の処理を行うことにより、所定の発振周波数f1よりも低い発振周波数f2の矩形波パルス信号を測定点Aに与えた時にA/D変換部22で入力するパルス信号の振幅値からR地絡又はC地絡の何れかが発生しているかを判別し、更に、所定の発振周波数f1よりも高い発振周波数f3の矩形波パルス信号を測定点Aに与えた時にA/D変換部22で入力するパルス信号の振幅値からR地絡又はC地絡の何れかが発生しているかを判別して、それぞれの発振周波数とパルス信号の振幅値とR地絡又はC地絡かを示す記録値を外部検査装置6に供給する。
【0059】
次のステップST17においては、ステップST9と同様に、ステップST16で供給された地絡有無信号に基づいて、「地絡箇所」として電気機器ユニット3Bと表示し、ステップST39で送信された各発振周波数f2,f3に対するパルス信号の振幅値とR地絡又はC地絡かを判別する値から、R地絡かC地絡かの「地絡種別」及び当該地絡種別を判別した時のパルス信号の振幅値、発振周波数f2,f3の値を表示して、処理を終了する。
【0060】
次に、ステップST11で電気機器ユニット3Bの地絡が発生していないと判定されたステップST18においては、次にスイッチ回路4Bをオフ状態に制御し、スイッチ回路4Aに加えて、スイッチ回路4Cをオン状態にして、所定の発振周波数f1の矩形波パルス信号を測定点Aに向かって出力させて、ステップST19において、A/D変換部22で入力したパルス信号の振幅値から、電気機器ユニット3Cに地絡が発生しているか否かを判定する。
【0061】
電気機器ユニット3Cの地絡が発生していると判定した場合、ステップST20において、車両制御部5は、電気機器ユニット3Cに地絡発生が有る旨の地絡有無信号を外部検査装置6に供給し、外部検査装置6は、図9の地絡原因判別処理に移行させる。この地絡原因判別処理は、対象を電気機器ユニット3Cとした他は上述のステップST8と同様にステップST31〜ステップST39の処理を行うことにより、所定の発振周波数f1よりも低い発振周波数f2の矩形波パルス信号を測定点Aに与えた時にA/D変換部22で入力するパルス信号の振幅値からR地絡又はC地絡の何れかが発生しているかを判別し、更に、所定の発振周波数f1よりも高い発振周波数f3の矩形波パルス信号を測定点Aに与えた時にA/D変換部22で入力するパルス信号の振幅値からR地絡又はC地絡の何れかが発生しているかを判別して、それぞれの発振周波数とパルス信号の振幅値とR地絡又はC地絡かを示す記録値を外部検査装置6に供給する。
【0062】
次のステップST21においては、ステップST9と同様に、ステップST16で供給された地絡有無信号に基づいて、「地絡箇所」として電気機器ユニット3Cと表示し、ステップST39で送信された各発振周波数f2,f3に対するパルス信号の振幅値とR地絡又はC地絡かを判別する値から、R地絡かC地絡かの「地絡種別」及び当該地絡種別を判別した時のパルス信号の振幅値、発振周波数f2,f3の値を表示して、処理を終了する。
【0063】
次に、ステップST19で電気機器ユニット3Cの地絡が発生していないと判定されたステップST22においては、車両電装システムで診断対象とする高電圧バッテリ2、電気機器ユニット3A〜3C以外の地絡によって、ステップST3で地絡発生が検知されたことを外部検査装置6で提示する。このとき、外部検査装置6は、「地絡箇所」として検査ユニット外であることを表示した上で、上述の高電圧バッテリ2、電気機器ユニット3A〜3Cで得たパルス信号の振幅値、発振周波数f1,f2,f3などを表示部6aで表示させて、処理を終了する。
【0064】
[実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、本発明を適用した車両電装システムによれば、矩形波パルス発生部21から発生するパルス信号の発振周波数を変更して測定点Aに印加させ、A/D変換部22で検出された電圧振幅値の変化から、強電系のインピーダンスの変化量に応じた地絡発生の原因を判別することができるので、R地絡か、C地絡かを、当該R地絡発生時とC地絡発生時とで測定点Aから車両側におけるインピーダンスZ2が異なることを利用して判別することができる。したがって、地絡発生後に地絡発生原因を特定した上でメンテナンス作業を行うことができる。
【0065】
更に、この車両電装システムによれば、地絡検出装置1と高電圧バッテリ2、電気機器ユニット3A〜3Cとの接続関係を切り替えるスイッチ回路4A〜4Dを備えて、図7のように開閉動作を切り替えることにより、地絡発生箇所を特定することができる。したがって、地絡発生後に地絡発生原因、地絡発生箇所を特定した上でメンテナンス作業を行うことができる。
【0066】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【0067】
すなわち、上述した実施形態では、図8において、外部検査装置6が車両制御部5に接続された場合に、地絡発生の有無、地絡原因の判別及び地絡箇所の特定を行う例について説明したが、これに限らず、例えば外部検査装置6を車両制御部5に常時接続し、車両起動時に外部検査装置6を起動させて、地絡原因の判別及び地絡箇所の特定を行ってもよいことは勿論である。このようにすれば、車両起動時には常に地絡の発生、地絡原因、地絡発生箇所を特定することができるため、強電系と車体との間に水分が侵入してC地絡が発生し、その後水分が蒸発して地絡原因が特定できなくなることを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【0068】
【図1】本発明を適用した車両電装システムの構成を示すブロック図である。
【図2】本発明を適用した車両電装システムによって地絡原因を判別することを説明するためのブロック図である。
【図3】強電系と弱電系との間に混入する異物による地絡原因の相違について説明する図であり、(A)は導電物異物、(B)は誘電率を有する異物の例である。
【図4】(A)は地絡が発生した時のパルス信号の変化を示し、(B)は発振周波数を低くした時のパルス信号の変化を示し、(C)は発振周波数を高くした時のパルス信号の変化を示す図である。
【図5】発振周波数と車両側のインピーダンスとの関係を示す図である。
【図6】本発明を適用した車両電装システムによって地絡発生箇所を特定することを説明するためのブロック図である。
【図7】強電系の高電圧バッテリ、電気機器ユニットごとに地絡発生箇所を診断するときのスイッチの開閉動作を示す図である。
【図8】本発明を適用した車両電装システムにおいて、地絡発生原因及び地絡発生箇所を検出する一連の処理を示すフローチャートである。
【図9】発振周波数を変更して、地絡原因を診断する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0069】
1 地絡検出装置
2 高電圧バッテリ
3 電気機器ユニット
4A〜4D スイッチ回路
5 車両制御部
6 外部検査装置
11 制御回路
21 矩形波パルス発生部
22 A/D変換部
23 地絡検知部




 

 


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