JP2003219551A - 漏電検出装置 - Google Patents

漏電検出装置

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JP2003219551A
JP2003219551A JP2002012047A JP2002012047A JP2003219551A JP 2003219551 A JP2003219551 A JP 2003219551A JP 2002012047 A JP2002012047 A JP 2002012047A JP 2002012047 A JP2002012047 A JP 2002012047A JP 2003219551 A JP2003219551 A JP 2003219551A
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leakage
battery
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drive system
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Toshihiro Katsuta
敏宏 勝田
Kenji Uchida
健司 内田
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 漏電の誤検出をより少なくする。 【解決手段】 バッテリ12からの直流電力をインバー
タ回路14によりモータ18の駆動に適した三相交流電
力に変換してモータ18に供給する駆動システム10を
搭載する車輌に対して、発振器22と、発振器22の後
段に接続された検出抵抗24と、インバータ回路14の
負極母線16と検出抵抗24とに接続されたコンデンサ
26と、検出抵抗24とコンデンサ26との接続点Pに
抵抗28を介して接続されたローパスフィルタ30と、
ローパスフィルタ30の出力に基づいて駆動システム1
0の漏電の発生を判定する電子制御ユニット40とを配
置する。電子制御ユニット40は、接続点Pに漏電の発
生を示す電圧レベルが検出されたとき、バッテリ12の
電圧Vbの変化量ΔVbが閾値ΔVref以下の場合に
漏電が発生したと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、漏電検出装置に関
し、詳しくはバッテリからの直流電力を電力変換手段に
より交流電力に変換して交流負荷に供給するシステムに
おける前記バッテリから前記交流負荷に至る電力ライン
の漏電の発生を検査するため、一定の出力インピーダン
スで交流信号を出力する交流信号出力手段と、該交流信
号出力手段と前記駆動システムとの間に接続されたコン
デンサと、前記交流信号出力手段により出力された前記
交流信号出力部による交流信号の電圧レベルに基づいて
前記漏電の発生を判定する漏電判定手段とを備える漏電
検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の漏電検出装置としては、
バッテリからの直流電力をインバータ回路のスイッチン
グ素子のスイッチングによりモータに適した三相交流電
力に変換してモータに供給する駆動システムを搭載した
車輌における車体への漏電の発生を検出するものが提案
されている(特開平10−290529号公報など)。
この漏電検出装置では、主に一定周波数の矩形パルスを
出力する発振器と、発振器の後段に接続された検出抵抗
と、検出抵抗とインバータ回路(バッテリ)の正極母線
とに接続されたカップリングコンデンサと、検出抵抗と
カップリングコンデンサとの接続点Pに接続され発振器
からの交流信号(電圧レベル)を検出する検出部とを備
えており、検出部により検出された接続点Pにおける交
流信号の波形の振幅が平常時よりも小さくなったとき
に、漏電が発生したと判定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た漏電検出装置では、バッテリの劣化や温度低下,過充
放電などに伴ってバッテリの端子間電圧に比較的大きな
変動が生じたときに、漏電を誤検出するおそれがある。
バッテリの端子間電圧に変動が生じると、インバータ回
路の正負極母線と車体との間に各々存在する2つの絶縁
抵抗における電圧も変動して、カップリングコンデンサ
に充放電が生じる。このとき、カップリングコンデンサ
の電圧は、検出抵抗の抵抗値Rとカップリングコンデン
サの静電容量Cとから定まる時定数に基づく遅れが生じ
るから、このときの接続点Pにおける交流信号の電圧波
形は、漏電が発生したときの接続点Pにおける交流信号
の電圧波形と同様の波形が生じることがあることに基づ
いている。
【0004】本発明の漏電検出装置は、こうした問題を
解決し、漏電の誤検出をより少なくすることを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の漏電検出装置は、上述の目的を達成するために以
下の手段を採った。
【0006】本発明の漏電検出装置は、バッテリからの
直流電力を電力変換手段により交流電力に変換して交流
負荷に供給する駆動システムにおける前記バッテリから
前記交流負荷に至る電力ラインの漏電の発生を検出する
ために、一定の出力インピーダンスで交流信号を出力す
る交流信号出力手段と、該交流信号出力手段と前記駆動
システムとの間に接続されたコンデンサと、前記交流信
号出力手段と前記コンデンサとの接続点における前記交
流信号出力手段による交流信号の電圧レベルに応じて前
記漏電の発生を判定する漏電判定手段とを有する漏電検
出装置であって、前記漏電判定手段は、前記バッテリの
電圧変動を考慮して前記漏電の発生を判定する手段であ
ることを要旨とする。
【0007】この本発明の漏電検出装置では、漏電判定
手段が、バッテリの電圧変動を考慮して漏電の発生を判
定する。即ち、交流信号出力手段とカップリングコンデ
ンサとの接続点における交流信号の電圧レベルの変化
が、漏電の発生によるものか、バッテリの電圧変動によ
るものかを区別することにより、漏電発生の誤検出をよ
り少なくすることができる。
【0008】こうした本発明の漏電検出装置において、
前記漏電判定手段は、前記バッテリの電圧変動が閾値よ
りも小さいときに、前記漏電の判定を行なう手段である
ものとすることもできる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て実施例を用いて説明する。図1は、駆動システム10
に本発明の一実施例である漏電検出装置20を接続した
際の構成の概略を示す構成図である。説明の都合上、ま
ず駆動システム10について説明し、その後実施例の漏
電検出装置20について説明する。
【0010】駆動システム10は、図1に示すように、
バッテリ12からの直流電力をインバータ回路14のス
イッチング素子のスイッチングによりモータ18の駆動
に適した多相交流電力(例えば、三相交流電力)に変換
してモータ18に供給するシステムである。ここで、バ
ッテリ12は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル
水素電池などの充放電可能な二次電池である。インバー
タ回路14は、例えば、6つのトランジスタ(IGBT
など)と6つのダイオードとから構成されており、イン
バータ回路14の正極母線と負極母線とに対してソース
側とシンク側とに2個ずつペアで配置され、その接続点
にモータ18の三相コイル(U,V,W)の各々が接続
されている。モータ18は、例えば、外表面に永久磁石
が貼り付けられたロータと、三相コイルが巻回されたス
テータとからなる発電可能な同期発電電動機である。ま
た、バッテリ12とインバータ回路14との間には、バ
ッテリ12からモータ18に至る電力ラインを継断する
リレー19が設けられている。こうした駆動システム1
0は、例えば、モータ18を走行用モータとして搭載す
る電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動システム
として構成され、モータ18の要求トルクなどに基づい
て図示しない駆動システム制御ユニットにより駆動制御
される。実施例の漏電検出装置20では、図1に示すよ
うに、駆動システム10のインバータ回路14の正極母
線15,負極母線16と自動車の車体との間に各々絶縁
抵抗R1,R2を有している。
【0011】実施例の漏電検出装置20は、前述の駆動
システム10の電力ラインにおける漏電の発生を検出す
る装置であり、図1に示すように、一定周波数のパルス
(例えば、矩形波や正弦波、三角波など)を発生する発
振器22と、発振器22の後段に接続された検出抵抗2
4と、検出抵抗24と駆動システム10の負極母線16
とに接続されたコンデンサ26と、検出抵抗24とコン
デンサ26との接続点Pに抵抗28を介して接続された
ローパスフィルタ30と、ローパスフィルタ30からの
出力に基づいて漏電の発生を判定すると共に装置全体を
コントロールする電子制御ユニット40とを備える。な
お、実施例の漏電検出装置20の抵抗28とローパスフ
ィルタ30との間には、各素子を過電圧や逆電圧などか
ら保護するためのツェナーダイオード32が接続されて
いる。
【0012】電子制御ユニット40は、CPU42を中
心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処
理プログラムを記憶したROM44と、一時的にデータ
を記憶するRAM46と、入出力ポート(図示せず)と
を備える。この電子制御ユニット40には、バッテリ1
2に取り付けられた電圧センサ34からのバッテリ電圧
Vbなどが入力ポートを介して入力されている。また、
電子制御ユニット40からは、漏電の発生を表示する表
示装置としてのLED50への点灯信号などが出力ポー
トを介して出力されている。
【0013】こうして構成された実施例の漏電検出装置
20の動作について説明する。図2は、実施例の漏電検
出装置20の電子制御ユニット40により実行される漏
電検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートであ
る。このルーチンは、ローパスフィルタ30からの出力
により漏電の発生を示す信号が入力されたときに実行さ
れる。駆動システム10の電力ラインに漏電が発生する
と、発振器22からの交流電圧は漏電により生じる漏電
抵抗rと漏電検出装置20の検出抵抗24とによって分
圧されるから、検出抵抗24とコンデンサ26との接続
点Pにおける電圧波形は漏電が発生していないときの接
続点Pにおける電圧波形よりも低い振幅の波形となる。
したがって、本ルーチンは、こうした低い振幅の電圧波
形が検出されたときに実行されることになる。
【0014】漏電検出処理ルーチンが実行されると、電
子制御ユニット40のCPU42は、まず、電圧センサ
34により検出されたバッテリ電圧Vbを読み込む処理
を行ない(ステップS100)、読み込んだバッテリ電
圧Vbの変化量ΔVb(ΔVb=dVb/dt)を演算
し(ステップS102)、演算された変化量ΔVbが閾
値ΔVref以下であるか否かを判定する(ステップS
104)。変化量ΔVbが閾値ΔVref以下であると
判定されたとき、駆動システム10に漏電が発生してい
ると判断し、LED50に点灯信号を出力して(ステッ
プS106)本ルーチンを終了する。一方、変化量ΔV
bが閾値ΔVrefを超えていると判定されたとき、バ
ッテリ12の端子間電圧の変動が大きく、誤判定のおそ
れがあると判断して何もせずに本ルーチンを終了する。
ここで、バッテリ12の電圧変動による漏電判定への影
響について説明する。
【0015】図1の実施例の漏電検出装置20におい
て、バッテリ12の経年劣化,温度変化,充電状態など
により内部抵抗が上昇した状態でバッテリ12の充放電
に伴ってバッテリ12の端子間電圧に変動が生じたと
き、絶縁抵抗R1,R2の電圧も変動するから、コンデ
ンサ26に充放電が生じる。このとき、コンデンサ26
は、時定数に応じた遅れを伴って充放電するから、これ
により、ローパスフィルタ30から出力される発振器2
2からの交流信号の電圧波形の振幅も変動し、電子制御
ユニット40により漏電が発生したと判定される場合が
ある。したがって、バッテリ12の電圧変動が大きいと
きには、漏電の判定を行なわないことにより、駆動シス
テム10における漏電の誤検出を防止するのである。
【0016】以上説明した実施例の漏電検出装置20に
よれば、バッテリ12の電圧Vbの変化量ΔVbが閾値
ΔVrefよりも小さいときに、漏電の発生を確定する
から、バッテリ12の電圧変動による漏電の誤検出を防
止でき、漏電の判定をより正確なものとすることができ
る。
【0017】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明のこうした実施例に何ら限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 駆動システム10に本発明の一実施例である
漏電検出装置20を接続した際の構成の概略を示す構成
図である。
【図2】 実施例の漏電検出装置20の電子制御ユニッ
ト40により実行される漏電検出処理ルーチンの一例を
示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 駆動システム、12 バッテリ、14 インバー
タ回路、15 正極母線、16 負極母線、18 モー
タ、19 リレー、20 漏電検出装置、22発振器、
24 検出抵抗、26 コンデンサ、28 抵抗、30
ローパスフィルタ、32 ツェナーダイオード、34
電圧センサ、40 電子制御ユニット、42 CP
U、44 ROM、46 RAM、50 LED。
フロントページの続き Fターム(参考) 5G004 AA04 BA01 CA05 DB03 DC14 GA01 5H007 AA05 BB06 CC01 DB01 DC05 FA00 FA13 FA14 5H115 PA08 PC06 PG04 PI13 PU10 PV09 PV23 TI05 TO13 TR19 TZ07

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリからの直流電力を電力変換手段
    により交流電力に変換して交流負荷に供給する駆動シス
    テムにおける前記バッテリから前記交流負荷に至る電力
    ラインの漏電の発生を検出するために、一定の出力イン
    ピーダンスで交流信号を出力する交流信号出力手段と、
    該交流信号出力手段と前記駆動システムとの間に接続さ
    れたコンデンサと、前記交流信号出力手段と前記コンデ
    ンサとの接続点における前記交流信号出力手段による交
    流信号の電圧レベルに基づいて前記漏電の発生を判定す
    る漏電判定手段とを備える漏電検出装置であって、 前記漏電判定手段は、前記バッテリの電圧変動を考慮し
    て前記漏電の発生を判定する手段である漏電検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の漏電検出装置であって、 前記漏電判定手段は、前記バッテリの電圧変動が閾値よ
    りも小さいときに、前記漏電の判定を行なう手段である
    漏電検出装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR20160122832A (ko) 2014-03-19 2016-10-24 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 차량탑재용 전력 공급 시스템의 누전 검출 장치 및 유압 셔블

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