JP4082676B2 - 漏電検出装置の検査システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏電検出機能付き電源装置における漏電検出装置の検査システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
車両において、母線の接触不良等の原因で直流電源(バッテリ)の電流が車体に漏電する(地絡する)ことがある。最悪の場合、作業者が感電するおそれがあるので、漏電検出装置で漏電を検出し、メータの警報ランプを点灯させる等している。
【0003】
漏電を検出するために、第1従来例(特許文献1参照)は、直列に接続された抵抗及びカップリングコンデンサを介して矩形波をバッテリとモータとの間に入力している。抵抗とカップリングコンデンサとの間の電圧が漏電状態に応じて変化することを利用しこの電圧をモニタして漏電検出手段で漏電を検出している。
【0004】
また、第2従来例(特許文献2参照)は、直列に接続されたコンデンサ及び抵抗を介してスイッチを切り換え、バッテリを所定時間接地してコンデンサを充電する。コンデンサの電圧をモニタし、漏電検出手段で漏電を検出している。
【0005】
第1従来例及び第2従来例はともにコンデンサを含み、バッテリとモータとの間で絶縁状態を保ちながら、漏電の有無を検出している。これに対して、第3従来例(特許文献3参照)は、バッテリ端子を抵抗及びスイッチを介して強制的(人工的)に接地させ、擬似漏電(地絡)状態を検出する漏電検出装置の作動を検査し、漏電検出装置の作動性を自己診断している。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−70503号
【特許文献2】
特開平8−226950号
【特許文献3】
特開平10−221395号
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記第1従来例及び第2従来例は、車体に対するバッテリ端子の電位(コモンモード電圧)が変化した場合、漏電の検出が困難である。電位変動に応じた過渡的な充放電電流がコンデンサに流れ、漏電を検出するための信号が変動するからである。第1従来及び第2従来例における上記事情は基本的に第3従来例でも同様であり、擬似漏電を検出する信号が変動するため、正確な自己診断は困難であった。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の電源装置において、コモンモード電圧の変化時でも、漏電(本来の漏電及び擬似漏電)を検出する漏電検出装置が確実に作動するかどうかを検査する検査システムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、コモンモード電圧と、電源装置の高圧側と車体との間のインピーダンス(車両インピーダンス)との関係に注目した。車両インピーダンスは、バッテリとインバータとの間に安全のために配置されることがあるリレーのオン時とオフ時とで異なる。オン時は、バッテリ、インバータ及びモータにより電気回路が形成されるので、オフ時に比べて小さくなる。その結果、コモンモード電圧はリレーのオン時は低く、オフ時は高くなる。
(1)本願の第1発明による漏電検出装置の検査システムは、請求項1に記載したように、バッテリと、バッテリにより駆動されるモータと、バッテリとモータとの間に配置された電力変換手段と、バッテリと車体との間に漏電状態を作り出す擬似漏電発生手段と、漏電検出異常をカウントする検出回路異常カウンタを含み、擬似漏電を検出する漏電検出装置とを備えた電源装置において、漏電検出装置の作動性を検査する検査システムが、バッテリと電力変換手段との間に配置され、電力変換手段をバッテリに接続及び該バッテリから遮断する開閉手段と;開閉手段の開閉を検出し、検出結果を擬似漏電発生手段及び漏電検出装置に出力する開閉検出手段と、を含み、開閉検出手段が開閉手段の接続から遮断又は遮断から接続への切替わりを検出したときは、擬似漏電発生手段を非動作状態とし、かつ検出回路異常カウンタをクリアして所定時間待機後に、漏電検出装置の自己診断動作を再スタートし、開閉検出手段が開閉手段の接続から遮断又は遮断から接続への切替わりを検出しないときは、擬似漏電発生手段を動作状態とし、漏電検出装置が漏電を検出しているか否かを判定し、漏電を検出していない場合は検出回路異常カウンタをカウントアップし、漏電を検出している場合及び漏電を検出していない場合のいずれの場合も開閉手段の切替わりを検出する工程及び漏電を検出しているか否かを判定する工程を所定時間繰り返した後、漏電検出装置の正常又は異常を確定する。
【0010】
この検査システムにおいて、開閉検出手段が開閉手段の開閉を検出したときは、擬似漏電発生手段による擬似漏電の発生を中止し、検出回路異常カウンタをクリアして所定時間待機後に、漏電検出装置の自己診断動作を再スタートする。
【0011】
請求項2の検査システムは、請求項1において、開閉手段はイグニッションキーがstart位置にあるとき電力変換手段をバッテリに接続し、それ以外の位置にあるとき電力変換手段をバッテリから遮断する。請求項3の検査システムは、請求項2において、開閉検出手段は、開閉手段の開閉を、漏電検出装置を介して擬似漏電発生手段に知らせる。
(2)第2発明による漏電検出装置の検査システムは、請求項4に記載したように、バッテリと、バッテリにより駆動されるモータと、バッテリとモータとの間に配置された電力変換手段と、漏電をカウントする漏電カウンタを含み、バッテリと車体との間の漏電を検出する漏電検出装置とを含む電源装置において、漏電検出装置の作動性を検査する検査システムが、バッテリと電力変換手段との間に配置され、電力変換手段を前記バッテリに接続及び該バッテリから遮断する開閉手段と;開閉手段の開閉を検出し、検出結果を漏電検出装置に出力する開閉検出手段とを含み、開閉検出手段が開閉手段の接続から遮断又は遮断から接続への切替わりを検出したときは、漏電カウンタをクリアして所定時間待機後に、漏電検出装置の漏電検出動作を再スタートし、開閉検出手段が開閉手段の接続から遮断又は遮断から接続への切替わりを検出しないときは、漏電検出装置が漏電を検出してしているか否かを判定し、漏電検出装置が漏電を検出していない場合は漏電カウンタをクリアし、漏電検出装置が漏電を検出している場合は漏電カウンタをカウントアップする。その後、漏電カウンタのカウント値が所定値以上であるか否か判定し、カウント値が所定値未満であれば漏電検出動作を再スタートし、カウント値が所定値以上であれば漏電を確定する。
【0012】
この検査システムにおいて、開閉検出手段が開閉手段の開閉を検出したときは、漏電カウンタをクリアして所定時間待機後に、漏電検出装置の漏電検出動作を再スタートする。
【0013】
請求項5の検査システムは、請求項4において、開閉手段はイグニッションキーがstart位置にあるとき電力変換手段をバッテリに接続し、それ以外の位置にあるとき電力変換手段を該バッテリから遮断する。
【0014】
【発明の実施の形態】
<第1発明>
第1発明は、擬似漏電発生手段が作り出した漏電状態を漏電検出装置が検出し、検査システムが擬似漏電状態における漏電検出装置の作動の良否を検査する。
【0015】
漏電検出装置は電源ECUの一部で構成でき、電流の検出によりバッテリの充電状態を検出、監視する。そのために、発信回路、比較器、ランプ制御用トランジスタ及び漏電検出回路異常カウンタ等を含む。
【0016】
漏電検出回路異常カウンタは、擬似漏電状態で漏電が検出されないときカウントアップし、所定時間内に所定カウント値まで達したとき、検出異常を確定する漏電検出装置全体がIC化されている場合が多く、代表的な異常とはLEDの点灯を制御するトランジスタの故障である。
【0017】
検査システムの開閉手段はリレーから成り、開閉検出手段はハイブリッドECUから成る。ハイブリッドECUは車両のシステム全体を統括するもので、電源装置との関係では、車両の状態との関係でバッテリの充電量を管理する。検査システムは、開閉手段が開閉したとき、擬似漏電発生手段を非動作状態とし、かつ検出回路異常カウンタをクリアしてコモンモード電圧が安定するまで所定時間待機して、漏電検出装置の作動性の検査即ち漏電検出装置の自己診断動作を再スタートする。
<第2発明>
第2発明は、本来(通常)の漏電を検出する漏電検出装置の作動の良否を検査システムが検査する場合である。漏電検出装置は発信回路、比較器、ランプ制御用トランジスタ及び漏電カウンタ等を含む。漏電カウンタは、漏電を検出したときにカウントアップし、漏電を検出していないときにクリアされる。漏電カウンタが所定値まで達したときに、漏電状態を確定する。
【0018】
検査システムとしては基本的に、第1発明と同様の構成が採用できる。即ち、開閉手段はリレーから成り、開閉検出手段はハイブリッドECUから成る。検査システムは、開閉手段が開閉したとき、漏電カウンタをクリアしてコモンモード電圧が安定するまで所定時間待機後に、漏電検出装置の漏電検出動作を再スタートする。
【0019】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
<第1実施例>
(構成)
第1実施例は上記第1発明に対応する。図1に示したハイブリッド自動車の電源装置はバッテリ(直流電源)10と、バッテリ10により駆動される三相交流モータ(以下、実施例では「モータ」と呼ぶ)15と、バッテリ10とモータ15との間に配置され直流から交流に電力変換する電力変換器(以下、実施例では「インバータ」と呼ぶ)20とを含む。更に漏電検出回路30及び漏電発生装置55を含む。
【0020】
漏電検出装置(検出回路)30は電池ECU31の一部を成し、発信回路32、バッファ37、比較器41及びトランジスタ48等から成る。このうち、発信回路32は発信部33及び複数の端子を含む。イグニッションキーのIG位置への回転から所定時間経過後、発信部33が発信する矩形波がバッファ37に入力され、緩衝される。バッテリ10と漏電検出装置30とはコンデンサ34により絶縁されている。
【0021】
比較器41の非反転入力端子43に基準電圧が入力されている。基準電圧は電圧Vccが抵抗45及び46により分圧されたもので、一定の大きさを持つ。その電圧値が、非漏電時にバッファ37から反転入力端子42に入力される矩形波よりもそのレベルが低くなり、擬似漏電発生時に入力される矩形波よりもそのレベルが高くなるように抵抗45及び46抵抗値が選定されている。換言すれば、擬似漏電発生時、反転入力端子42に入力される矩形波のレベルは基準電圧よりも低い。
【0022】
発信回路32は比較器41からの入力により、トランジスタ48をオン、オフさせる。トランジスタ48のオン、オフに基づき、駆動部49がLED51を点灯、消灯させる。詳述すると、比較器41は漏電の非発生時(通常時)はパルスを出力し、漏電の発生時はハイを出力する。発信回路32は、比較器41からパルスが入力されたときはトランジスタ48をオン及びオフさせ、ハイが入力されたときはオンさせ、ローが入力されたときはオフさせる。
【0023】
漏電検出装置30の正常時はトランジスタ48がオン・オフし、LED51は消灯する。トランジスタ48のショート時又はオープン時等の異常時はLED51が点灯する。
【0024】
車体80とインバータ20との間に配置された擬似漏電発生装置(地絡試行回路)55は、車体80側のリレー56とインバータ20側の抵抗57とを含む。リレー56は、発信回路32からの信号によりオンし、バッテリ10を車体80に接地して人工的に漏電状態を作り出す。
【0025】
検査システム60は第2リレー62とハイブリッドECU63とを含む。第2リレー62は他方母線12中に配置され、イグニッションキーがstart位置にある時オンし、それ以外の時はオフしている。第2リレー62のオン、オフに関する信号はハイブリッドECU63に入力される。ハイブリッドECU63は上記電池ECU31との間で通信している。
(作動)
▲1▼通常
通常時(非漏電時)、第1リレー56は開いている。発信回路32からの信号により第1リレー56が閉じるとバッテリ10の電流が車体80に流れ、点Pに加わる電圧、即ち比較器41の反転入力端子42が低くなる。一方、非反転入力端子43に入力されている基準電圧の大きさは一定である。よって、比較器41はパルスを出力し、それに基づきトランジスタ48がオン・オフし、LED51が消灯している。
▲2▼擬似漏電
イグニッションキーの回転に基づき発信回路32からの信号で第1リレー56が閉じると、バッテリ10の母線11から車体80に漏電する。電流がコンデンサ34及び抵抗35に流れ、コンデンサ34が端子電圧まで充電される。一方、バッファ37の矩形波は、抵抗35→コンデンサ34→抵抗57→車体80→バッファ37の経路で伝達し、コンデンサ34の充電完了とともに、矩形波が抵抗35、抵抗57とにより分圧される。
【0026】
反転入力端子42に入力される矩形波のレベルは基準電圧よりも低いので、比較器41の出力はハイになる。比較器41からハイが入力されると、発信回路32はトランジスタ48をオンさせ駆動部49によってLED51が点灯する。
(3)漏電検出装置30の検査
上記通常動作及び擬似漏電と漏電検出装置30の作動の良否の検査との関係を、図2を参照しつつ説明する。自己診断動作は、イグニッションがオンになってから所定時間(例えば10秒)後に開始される。S1でハイブリッドECU63が第2リレー62のオンからオフ、又はオフからオンへの切換え即ちstart位置への回転の有無を判断する。切換えがあった場合、ハイブリッドECU63からバッテリECU31への入力により、S2で発信回路32内の検出回路異常カウンタをクリアし、第1リレー56をオフして、所定時間待機する。
【0027】
第2リレー62の切換がない場合、発信回路32からの信号によりS3で擬似漏電発生装置55の第1リレー56をオンし、人工的に漏電状態を作り出す。S4で漏電が検出されないと、検出回路異常カウンタをカウントアップする。この時点で検出異常であることがわかるが、カウントアップするのは安全のためである。
【0028】
S4で漏電が検出されると、S5で所定時間経過したか否かを判断する。所定時間待つのは突発的なノイズによる誤検出の防止のためである。経過していないときは上記S1に戻る。経過しているときは、S7で検出回路異常カウンタのカウント値が所定値以上かどうかを判断する。カウント値を考慮するのは安全のためである。所定値以上であるときはS8で漏電検出装置30の検出異常を確定し、所定値以上でないときはS9で検出正常を確定する。
(効果)
この実施例によれば、ハイブリッドECU63で第2リレー62のオン・オフが検出されないときは(S1参照)、第1リレー56をオンして擬似漏電を発生させる。これに対して、第2リレー62がオン・オフが検出されたときは、ハイブリッドECU63及び漏電検出装置30からの指示により一旦第1リレー56をオフさせて、所定時間待機後自己診断動作を再スタートする(S2参照)。よって、それまでの第2リレー62のオン・オフによりコモンモードで電圧が変化していても、漏電検出装置30の作動性を正しく検査することができる。
【0029】
加えて、疑似漏電発生装置55が作り出した擬似漏電を漏電検出装置30で検出する際、検出回路異常カウンタのカウントアップを待ち(S5参照)、更に時間経過を待つので(S6参照)、検査の正確性が更に向上している。
【0030】
なお、従来例では、たとえバッテリとインバータとの間にスイッチやリレーを配置していても、このリレー等のオン、オフに関係なく漏電検出回路の作動性の検査を行っていた。そのため、漏電検出回路の作動性を正確に検査することは困難であった。
<第2実施例>
図3及び図4に本発明の第2実施例を示す。第2実施例は上記第1発明に対応し、漏電検出装置30の作動の良否を検査する場合である。
(構成)
図3に示すように、電源装置はバッテリ10、モータ15及びインバータ20を含む。バッテリ10の母線12とインバータ20との間の漏電を検出する漏電検出装置(不図示)はカウンタを除き、第1実施例の漏電検出装置30と類似した構成を持つ。即ち、上記検出回路異常カウンタの代わりに、漏電カウンタを内蔵している。
【0031】
漏電検出装置の作動の良否を検査する検出システム(不図示)は、第1実施例の検査システムと類似した構成を持ち、他方母線12に配置されたリレー90と、ハイブリッドECU63とを含む。なお、上記擬似漏電発生回路55は含まず、当然に第1リレー56に相当するリレーは含まない。
(作用)
第2実施例の作動を図4を参照しつつ説明する。その際、上記漏電検出装置30及び漏電発生装置55の説明を適宜流用する。
【0032】
S11でリレー90のオンからオフ、又はオフからオンへの切換えの有無を判断する。切換えがあった場合、S12で発信回路32内の漏電カウンタをクリアし、所定時間待機する。その後、S11に戻り再度リレー90の切換えの有無を判断する。
【0033】
リレー90の切換がなくなるとS13に進み、他方母線12における漏電の有無を漏電検出装置30で検出する。漏電即ち地絡が検出されないときは、S15で発信回路32内の漏電カウンタをクリアする。S13で漏電が検出されると、S14で漏電カウンタをカウントアップする。S15での漏電カウンタのクリア後、又はS14でのカウントアップ後、S16で漏電カウンタが所定値以上かどうかを判断する。所定値以上であるときはS17で漏電を確定し、所定値以下のときはS11に戻る。
(効果)
この実施例によれば、リレー90がオン・オフされないとき漏電検出装置30で他方母線12における漏電の有無を検出する。但し、リレー90がオン・オフされたときは、漏電カウンタをクリアし、所定時間待機した後、漏電検出動作を再スタートする。よって、それまでのリレー90のオン・オフによりコモンモードで電圧が変化していても、漏電検出装置30の作動性を正しく検査することができる。
【0034】
加えて、S14で漏電カウンタのカウントアップを待っているので、検査の正確性が更に向上している。
【0035】
【発明の効果】
以上述べてきたように、第1発明の漏電検出装置の検査システムによれば、開閉手段のオン・オフ時以外の時に検査を行うので、その間コモンモード電圧は変化せず、検査を正しく行うことができる。さらに、バッテリとインバータとの間に配置された開閉手段が何らかの理由でオン・オフされ、それによってコモンモード電圧が変化した場合でも、擬似漏電を検出する漏電検出装置の作動の良否を正しく検査することができる。
【0036】
請求項2の漏電検出装置の検査システムによれば、開閉手段としてのイグニッションキーがstart位置へ回転され、又はstart位置から他の位置へ回転されても、漏電検出装置の作動の良否を正しく検査することができる。請求項3の検査システムによれば、開閉検出手段と擬似漏電発生手段との間で信号のやりとりが不要で、検査システムが簡素化される。
【0037】
また、第2発明の漏電検出装置の検査システムによれば、開閉手段のオン・オフ時以外の時に検査を行うので、その間コモンモード電圧は変化せず、検査を正しく行うことができる。さらに、バッテリとインバータとの間に配置された開閉手段が何らかの理由でオン・オフされ、それによってコモンモード電圧が変化した場合でも、漏電を検出する漏電検出装置の作動の良否を正しく検査することができる。
【0038】
請求項5の漏電検出装置の検査システムによれば、開閉手段としてのイグニッションキーがstart位置へ回転され、又はstart位置から他の位置へ回転されても、漏電検出装置の作動の良否を正しく検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す回路説明図である。
【図2】第1実施例の作動を示すフローチャートである。
【図3】本発明の第2実施例を示す要部回路説明図である。
【図4】第2実施例の作動を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10:バッテリ 11,12:母線
15:モータ 20:インバータ
30:漏電検出装置 31:電池ECU
32:発信回路 37:バッファ
41:比較器 48:トランジスタ
51:LED 55:擬似漏電発生装置
56:第1リレー 60:検査システム
62:第2リレー 63:ハイブリッドECU
Claims (5)
- バッテリと、バッテリにより駆動されるモータと、バッテリとモータとの間に配置された電力変換手段と、バッテリと車体との間に漏電状態を作り出す擬似漏電発生手段と、漏電検出異常をカウントする検出回路異常カウンタを含み、擬似漏電を検出する漏電検出装置とを備えた電源装置において、漏電検出装置の作動性を検査する検査システムであって、
前記バッテリと前記電力変換手段との間に配置され、前記電力変換手段を前記バッテリに接続及び該バッテリから遮断する開閉手段と、
前記開閉手段の開閉を検出し、検出結果を前記擬似漏電発生手段及び前記漏電検出装置に出力する開閉検出手段と、を含み、
前記開閉検出手段が前記開閉手段の接続から遮断又は遮断から接続への切替わりを検出したときは、前記擬似漏電発生手段を非動作状態とし、かつ前記検出回路異常カウンタをクリアして所定時間待機後に、前記漏電検出装置の自己診断動作を再スタートし、
該開閉検出手段が該開閉手段の接続から遮断又は遮断から接続への切替わりを検出しないときは、該擬似漏電発生手段を動作状態とし、該漏電検出装置が漏電を検出しているか否かを判定し、漏電を検出していない場合は前記検出回路異常カウンタをカウントアップし、漏電を検出している場合及び漏電を検出していない場合のいずれの場合も前記開閉手段の切替わりを検出する工程及び漏電を検出しているか否かを判定する工程を所定時間繰り返した後、前記漏電検出装置の正常又は異常を確定することを特徴とする漏電検出装置の検査システム。 - 前記開閉手段はイグニッションキーがstart位置にあるとき前記電力変換手段を前記バッテリに接続し、それ以外の位置にあるとき該電力変換手段を該バッテリから遮断する請求項1に記載の漏電検出装置の検査システム。
- 前記開閉検出手段は、前記開閉手段の開閉を、前記漏電検出装置を介して前記擬似漏電発生手段に知らせる請求項2の漏電検出装置の検査システム。
- バッテリと、バッテリにより駆動されるモータと、バッテリとモータとの間に配置された電力変換手段と、漏電をカウントする漏電カウンタを含み、バッテリと車体との間の漏電を検出する漏電検出装置とを備えた電源装置において、漏電検出装置の作動性を検査する検査システムであって、
前記バッテリと前記電力変換手段との間に配置され、前記電力変換手段を前記バッテリに接続及び該バッテリから遮断する開閉手段と、前記開閉手段の開閉を検出し、検出結果を前記漏電検出装置に出力する開閉検出手段とを含み、
前記開閉検出手段が前記開閉手段の接続から遮断又は遮断から接続への切替わりを検出したときは、前記漏電カウンタをクリアして所定時間待機後に、前記漏電検出装置の漏電検出動作を再スタートし、
該開閉検出手段が該開閉手段の接続から遮断又は遮断から接続への切替わりを検出しないときは、該漏電検出装置が漏電を検出してしているか否かを判定し、該漏電検出装置が漏電を検出していない場合は該漏電カウンタをクリアし、該漏電検出装置が漏電を検出している場合は該漏電カウンタをカウントアップする。その後、漏電カウンタのカウント値が所定値以上であるか否か判定し、該カウント値が所定値未満であれば漏電検出動作を再スタートし、該カウント値が所定値以上であれば漏電を確定することを特徴とする漏電検出装置の検査システム。 - 前記開閉手段はイグニッションキーがstart位置にあるとき前記電力変換手段を前記バッテリに接続し、それ以外の位置にあるとき該電力変換手段を該バッテリから遮断する請求項4に記載の漏電検出装置の検査システム。
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