JP6358432B2 - Earth leakage detector - Google Patents
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Description
本発明は、直流電源に接続される回路の漏電を検出する漏電検出装置に関する。 The present invention relates to a leakage detection device that detects a leakage of a circuit connected to a DC power supply.
電動モータにより駆動走行する電動車両や、エンジンと電動モータを併用して駆動走行するハイブリッド電動車両には、直流電源として多数の電池セルが積層された電池パックを備えている。このような直流電源における漏電を検出する漏電検出装置が知られている。また、漏電検出装置としては、強制漏電回路(強制漏電部)を備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。 An electric vehicle driven and driven by an electric motor or a hybrid electric vehicle driven and driven using both an engine and an electric motor are provided with a battery pack in which a large number of battery cells are stacked as a DC power source. There is known a leakage detection device for detecting leakage in such a DC power supply. Moreover, there exists a thing provided with the forced leakage circuit (forced leakage part) as a leakage detection apparatus (for example, refer patent document 1).
例えば、漏電検出装置は直流電源に接続されており、制御装置等によりコンタクタ等がオンになった際に、コンタクタを介して直流電源に接続された負荷側の漏電検出経路における漏電を検出する。また、強制漏電回路は、直流電源を強制的に地絡させるものであり、漏電検出装置が漏電検出経路の漏電を確実に検出することができるか否かを確認するために用いられる。 For example, the leakage detection device is connected to a DC power supply, and detects leakage in the leakage detection path on the load side connected to the DC power supply via the contactor when the contactor or the like is turned on by the control device or the like. The forced leakage circuit forcibly causes the DC power supply to be grounded, and is used to check whether or not the leakage detection device can reliably detect leakage in the leakage detection path.
このような強制漏電回路としては、例えば、接地された漏電抵抗と、スイッチとからなり、当該スイッチを直流電源に接続した構成を挙げることができる。 As such a forced leakage circuit, for example, a configuration including a grounded leakage resistance and a switch, the switch being connected to a DC power source can be exemplified.
漏電検出装置の動作確認時には、制御装置がコンタクタをオンにして漏電検出装置に接続するとともに、強制漏電回路のスイッチをオンにする。このように擬似的に直流電源を漏電させた状態で、漏電検出装置が漏電を検出できたならば、漏電検出経路において漏電が正常に検出できる、と判断することができる。 When confirming the operation of the leakage detection device, the control device turns on the contactor to connect to the leakage detection device and turns on the forced leakage circuit switch. If the leakage detection device can detect a leakage in a state where the DC power supply is artificially leaked in this way, it can be determined that the leakage can be normally detected in the leakage detection path.
しかしながら、強制漏電回路のスイッチが故障することにより、オンになった状態(オン固着)が維持される虞がある。つまり、常時、強制漏電回路が直流電源に接続された状態となってしまう。このような状態では、直流電源において漏電が発生したのか、強制漏電回路のオン固着により漏電が発生したかを区別することができない。特に、直流電源が漏電したときの抵抗値と、強制漏電回路の抵抗値とが近いと、上述した2種の漏電の区別が困難となる。 However, when the switch of the forced leakage circuit breaks down, there is a possibility that the on state (on-fixed) is maintained. That is, the forced leakage circuit is always connected to the DC power source. In such a state, it cannot be distinguished whether a leakage has occurred in the DC power supply or whether a leakage has occurred due to the on-fixing of the forced leakage circuit. In particular, if the resistance value when the DC power supply leaks is close to the resistance value of the forced leakage circuit, it is difficult to distinguish the two types of leakage described above.
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、強制漏電部のオン固着による漏電か、直流電源における漏電かを判断することができる漏電検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a leakage detection device that can determine whether a leakage due to ON leakage of a forced leakage section or a leakage in a DC power supply.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、直流電源において漏電が生じた際に第1漏電波形を検出する漏電検出部と、スイッチング素子を介して前記直流電源に接続され、当該スイッチング素子がオンになることで前記直流電源を漏電させる強制漏電部と、前記強制漏電部のスイッチング素子のオンオフを制御する駆動信号を送信する制御部とを備え、前記制御部は、前記スイッチング素子をオンにする駆動信号を送信した後に、前記漏電検出部が第1漏電波形から変化した第2漏電波形を検出した場合には前記直流電源が地絡漏電したと判定し、前記漏電検出部が検出した第1漏電波形が変化しない場合には前記強制漏電回路のスイッチング素子がオン固着していると判定することを特徴とする漏電検出装置にある。 According to a first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem, a leakage detecting unit that detects a first leakage waveform when a leakage occurs in a DC power supply, and the switching power supply connected to the DC power supply via a switching element. A forcible earth leakage unit that causes the DC power supply to leak when turned on, and a control unit that transmits a drive signal for controlling on / off of the switching element of the forcible earth leakage unit, and the control unit turns on the switching element. After transmitting the drive signal to make, when the leakage detection unit detects the second leakage waveform changed from the first leakage waveform, it is determined that the DC power supply has a ground fault, and the leakage detection unit detects When the first leakage waveform does not change, it is determined that the switching element of the forced leakage circuit is fixed on.
かかる第1の態様では、強制漏電部のスイッチング素子をオンにする前後において、漏電検出部で検出された第1漏電波形が第2漏電波形に変化するならば、直流電源で漏電が発生したと判定することができる。また、スイッチング素子をオンにする前後において、漏電検出部で検出された第1漏電波形が第2漏電波形に変化しないならば、スイッチング素子がオン固着していると判定することができる。 In such a first mode, if the first leakage waveform detected by the leakage detection unit changes to the second leakage waveform before and after turning on the switching element of the forced leakage unit, a leakage has occurred in the DC power supply. Can be determined. In addition, before and after the switching element is turned on, if the first leakage waveform detected by the leakage detector does not change to the second leakage waveform, it can be determined that the switching element is fixed on.
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載する漏電検出装置において、前記直流電源の正極及び負極のそれぞれには当該直流電源に充電するためのコネクタが接続されており、前記強制漏電部は、前記直流電源の正極及び負極のそれぞれと、前記コネクタとの間の経路に前記スイッチング素子を介して接続されていることを特徴とする漏電検出装置にある。 According to a second aspect of the present invention, in the leakage detection device according to the first aspect, a connector for charging the DC power supply is connected to each of the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply, and the forced leakage The part is in the leakage detecting device, wherein the switching element is connected to a path between each of the positive electrode and the negative electrode of the DC power source and the connector.
かかる第2の態様では、コネクタに接続される経路における漏電を検出することができるので、充電時の感電を防ぐことができる。 In the second aspect, since a leakage in the path connected to the connector can be detected, an electric shock during charging can be prevented.
本発明の第3の態様は、第2の態様に記載する漏電検出装置において、前記直流電源は、車両の駆動走行用の電動モータに接続されていることを特徴とする漏電検出装置にある。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the leakage detecting apparatus according to the second aspect, wherein the DC power source is connected to an electric motor for driving the vehicle.
かかる第3の態様では、車両の駆動走行用の電動モータと直流電源を接続する経路での漏電を検出することができる。 In the third aspect, it is possible to detect a leakage in a path connecting the electric motor for driving the vehicle and the DC power source.
本発明によれば、強制漏電部のオン固着による漏電か、直流電源における漏電かを判断することができる漏電検出装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the earth-leakage detection apparatus which can judge whether the earth leakage by ON fixation of a forced earth leakage part or the earth leakage in DC power supply is provided.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. In addition, description of embodiment is an illustration and this invention is not limited to the following description.
〈実施形態1〉
図1は本実施形態に係る漏電検出装置の概略構成図である。漏電検出装置1は、漏電検出経路Pにおいて生じた漏電を検出するものであり、具体的には漏電検出部10と、強制漏電部20と、制御部30とを備えている。漏電検出経路とは漏電検出部10が漏電を検出する対象となる経路であり、本実施形態では、コンタクタCmを介して漏電検出部10に接続された回路が漏電検出経路Pとなっている。なお、特に図示しないが、漏電検出経路Pには直流電源や負荷などが接続されていてもよい。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a leakage detection apparatus according to the present embodiment. The leakage detection device 1 detects a leakage occurring in the leakage detection path P, and specifically includes a leakage detection unit 10, a forced leakage unit 20, and a control unit 30. The leakage detection path is a path through which the leakage detection unit 10 detects a leakage. In this embodiment, a circuit connected to the leakage detection unit 10 via the contactor Cm is the leakage detection path P. Although not particularly illustrated, the earth leakage detection path P may be connected to a DC power source or a load.
漏電検出部10は、漏電検出経路Pにおいて生じた漏電を検出するものである。本実施形態では、漏電検出部10は、信号発生器11、フィルタ12、検出回路13、及びコンデンサCを備えている。 The leakage detector 10 detects a leakage occurring in the leakage detection path P. In the present embodiment, the leakage detection unit 10 includes a signal generator 11, a filter 12, a detection circuit 13, and a capacitor C.
信号発生器11は、制御部30からの制御信号に基づき、所定周波数のパルスを生成する。コンデンサCは、信号発生器11とコンタクタCmとの間に配置されている。このようなコンデンサCにより、漏電検出経路Pと漏電検出部10とが直流的に分離されている。フィルタ12は、コンデンサCの一端側(コンタクタCm側とは反対側)に接続され、信号発生器11とコンデンサCとの間に接続されている。フィルタ12は、具体的には、抵抗やコンデンサ等から構成されており、検出回路13に入力されるノイズを除去する。 The signal generator 11 generates a pulse having a predetermined frequency based on the control signal from the control unit 30. The capacitor C is disposed between the signal generator 11 and the contactor Cm. With such a capacitor C, the leakage detection path P and the leakage detection unit 10 are separated in a direct current manner. The filter 12 is connected to one end side of the capacitor C (the side opposite to the contactor Cm side), and is connected between the signal generator 11 and the capacitor C. Specifically, the filter 12 includes a resistor, a capacitor, and the like, and removes noise input to the detection circuit 13.
検出回路13は、漏電検出経路Pにおいて漏電が生じた際に漏電波形を検出するものである。具体的には、検出回路13は、フィルタ12を介して入力される電圧に基づいて、コンデンサCの電圧を検出し、当該電圧と所定の閾値とを比較することで、漏電波形を検出する。本発明では、漏電検出経路Pにおいて漏電が生じていないときに検出回路13により検出された波形を正常時波形と称する。 The detection circuit 13 detects a leakage waveform when a leakage occurs in the leakage detection path P. Specifically, the detection circuit 13 detects the leakage waveform by detecting the voltage of the capacitor C based on the voltage input through the filter 12 and comparing the voltage with a predetermined threshold. In the present invention, the waveform detected by the detection circuit 13 when no leakage occurs in the leakage detection path P is referred to as a normal waveform.
また、漏電検出経路Pにおいて漏電が生じており、かつ、後述する強制漏電部20による強制的な漏電が生じていないときに検出回路13により検出された波形を第1漏電波形と称する。さらに、第1漏電波形とは異なる波形を第2漏電波形と称する。第1漏電波形と第2漏電波形とは所定の閾値を設定するなどにより判別する。 Further, a waveform detected by the detection circuit 13 when a leakage occurs in the leakage detection path P and no forced leakage occurs by the forced leakage unit 20 described later is referred to as a first leakage waveform. Furthermore, a waveform different from the first leakage waveform is referred to as a second leakage waveform. The first leakage waveform and the second leakage waveform are discriminated by setting a predetermined threshold value or the like.
このような漏電検出部10は、制御部30の制御信号により信号発生器11にパルスを生成させるように構成されている。また、漏電検出部10は、検出回路13が正常時波形、第1漏電波形又は第2漏電波形を検出すると、何れかの波形を検出したことを表す漏電検出信号を制御部30に送信するようになっている。 Such a leakage detection unit 10 is configured to cause the signal generator 11 to generate a pulse in accordance with a control signal from the control unit 30. In addition, when the detection circuit 13 detects the normal waveform, the first leakage waveform, or the second leakage waveform, the leakage detection unit 10 transmits a leakage detection signal indicating that any waveform has been detected to the control unit 30. It has become.
強制漏電部20は、スイッチング素子SWLを介して漏電検出経路Pに接続され、スイッチング素子SWLがオンになることで漏電検出経路Pを強制的に漏電させるものである。本実施形態では、強制漏電部20は、スイッチング素子SWLの一例としてトランジスタを抵抗RNを介して接地させ、制御部30からの信号(以後、駆動信号と称する)に基づいてスイッチング素子SWLのオン・オフが切り替えられるように構成してある。 The forced leakage section 20 is connected to the leakage detection path P via the switching element SW L , and forcibly leaks the leakage detection path P when the switching element SW L is turned on. In the present embodiment, the forced leakage section 20, a transistor as an example of a switching element SW L is grounded via the resistor R N, the signal from the control unit 30 (hereinafter, drive signal hereinafter) switching element SW L based on Is configured to be switched on and off.
このような強制漏電部20は、通常はスイッチング素子SWLをオフにして漏電検出経路Pから切り離しておき、制御部30から駆動信号が送信されると、スイッチング素子SWLをオンに切り替えるようになっている。強制漏電部20においてスイッチング素子SWLがオンになると、漏電検出経路Pは抵抗RNを介して強制的に接地される。 Such a forced leakage unit 20 is normally configured such that the switching element SW L is turned off and disconnected from the leakage detection path P, and when the drive signal is transmitted from the control unit 30, the switching element SW L is switched on. It has become. When the switching element SW L is turned on in a forced leakage section 20, the leakage detection path P is forcibly grounded through a resistor R N.
制御部30は、強制漏電部20のスイッチング素子SWLのオン・オフを制御する駆動信号を送信するなど、漏電検出装置1の動作を制御するものであり、また、漏電検出経路Pにて漏電しているか、または、強制漏電部20のスイッチング素子SWLがオンの状態で固着したか否かを判定する機能を有している。 The control unit 30 controls the operation of the leakage detection device 1 such as transmitting a drive signal for controlling on / off of the switching element SW L of the forced leakage unit 20, and leaks in the leakage detection path P. Or has a function of determining whether or not the switching element SW L of the forced leakage unit 20 is fixed in an ON state.
図2及び図3を用いて、このような漏電検出装置1の動作について説明する。図2は漏電検出部が検出した波形と、コンタクタCmと、駆動信号の関係を表すタイミングチャートであり、図3は制御部で実行されるフローチャートである。 The operation of the leakage detecting device 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a timing chart showing the relationship between the waveform detected by the leakage detecting unit, the contactor Cm, and the drive signal, and FIG. 3 is a flowchart executed by the control unit.
まず、漏電検出装置1による漏電検知をしないときは、制御部30は、コンタクタCmをオフにする。これにより、漏電検出部10が漏電検出経路Pから切り離された状態となる。また、制御部30は駆動信号をオフにしておき、スイッチング素子SWLをオフにしておく。これにより、強制漏電部20が漏電検出経路Pから切り離された状態となる。 First, when leakage detection is not performed by the leakage detection device 1, the control unit 30 turns off the contactor Cm. As a result, the leakage detection unit 10 is disconnected from the leakage detection path P. The control unit 30 leave off drive signals, remain off the switching element SW L. As a result, the forced leakage unit 20 is disconnected from the leakage detection path P.
このとき、漏電検出部10においては、漏電を検出していない状態の波形として正常時波形が検出される。なお、この正常時波形は、漏電検出経路Pが漏電していない状態において、コンタクタCmをオンにした際にも検出される。この場合の制御部30の動作は、コンタクタCmをオンにし(ステップS1)、第1漏電波形を検出しなかった場合(ステップS2;No)、つまり正常時波形を検出した場合には、コンタクタCmをオフにするなどして処理を終える。 At this time, the leakage detection unit 10 detects a normal waveform as a waveform in a state where leakage is not detected. This normal waveform is also detected when the contactor Cm is turned on in a state where the leakage detection path P is not leaking. The operation of the control unit 30 in this case is as follows. When the contactor Cm is turned on (step S1) and the first leakage waveform is not detected (step S2; No), that is, when the normal waveform is detected, the contactor Cm Finish the process by turning off.
次に、漏電検出経路Pが漏電したときの漏電検出装置1の動作を説明する。漏電検出経路Pが漏電した場合、漏電検出経路Pは抵抗RLで地絡した状態である(図1参照)。このような状態で、制御部30は、コンタクタCmをオンにする(ステップS1)。これにより、漏電検出部10は漏電検出経路Pに接続される。また、制御部30は駆動信号をオフにしておき、スイッチング素子SWLをオフにしたままとしておく。これにより、強制漏電部20が漏電検出経路Pから切り離された状態となる。 Next, the operation of the leakage detection device 1 when the leakage detection path P is leaked will be described. When the leakage detection path P is leaked, the leakage detection path P is in a state of being grounded by the resistor RL (see FIG. 1). In such a state, the control unit 30 turns on the contactor Cm (step S1). Thereby, the leakage detection unit 10 is connected to the leakage detection path P. The control unit 30 leave off drive signals, keep remain off the switching element SW L. As a result, the forced leakage unit 20 is disconnected from the leakage detection path P.
このような状態においては、漏電検出経路Pが地絡しているので、漏電検出部10の検出回路13では、正常時波形が変化して第1漏電波形が検出される。正常時波形と第1漏電波形との判別は、例えば、漏電検出部10は、所定の閾値の電圧値を設定しておき、検出回路13に入力される波形の電圧が当該閾値よりも高ければ正常時波形と判定し、当該閾値よりも低ければ第1漏電波形と判定することにより行うことができる。 In such a state, since the leakage detection path P is grounded, the detection circuit 13 of the leakage detection unit 10 detects the first leakage waveform by changing the normal waveform. For example, the leakage detection unit 10 sets a voltage value of a predetermined threshold value, and the waveform voltage input to the detection circuit 13 is higher than the threshold value. It can be determined by determining that the waveform is a normal waveform and determining that the waveform is the first leakage waveform if the waveform is lower than the threshold value.
そして、漏電検出部10は、第1漏電波形を検出したことを表す漏電検出信号を制御部30に送信する。制御部30では、漏電検出部10より第1漏電波形を検出したことを表す漏電検出信号を受信したならば、第1漏電波形を検出したとして(ステップS2;Yes)、次のステップS3に処理を移す。 Then, the leakage detection unit 10 transmits a leakage detection signal indicating that the first leakage waveform has been detected to the control unit 30. If the controller 30 receives a leakage detection signal indicating that the first leakage waveform has been detected from the leakage detection unit 10, the controller 30 determines that the first leakage waveform has been detected (step S2; Yes), and proceeds to the next step S3. Move.
次に、制御部30は、コンタクタCmをオンにしたままの状態で、駆動信号を強制漏電部20に送信することで、スイッチング素子SWLをオンにする(ステップS3)。スイッチング素子SWLをオンにすることで、漏電検出経路Pはスイッチング素子SWL及び抵抗RNを介して地絡する。 Next, the control unit 30, in a state that turns on the contactor Cm, by transmitting a driving signal to the forced leakage unit 20 to turn on the switching element SW L (step S3). By turning on the switching element SW L, leakage detection path P is ground via the switching element SW L and resistor R N.
スイッチング素子SWLがオフの状態では、漏電検出経路Pは抵抗RLで地絡している。スイッチング素子SWLがオンになると、漏電検出経路Pは抵抗RL及び抵抗RNで地絡することになる。すなわち、制御部30がスイッチング素子SWLをオンにする前後においては、地絡抵抗が変化する。 In the state where the switching element SW L is off, the leakage detection path P is grounded by the resistor RL . When the switching element SW L is turned on, the leakage detection path P will be ground by the resistor R L and resistor R N. That is, in the front and rear control unit 30 turns on the switching element SW L, ground fault resistance changes.
このような地絡抵抗の変化は、第1漏電波形を第2漏電波形に変化させる。例えば、漏電検出部10は、所定の閾値の電圧値を設定しておき、第1漏電波形と第2漏電波形の電圧の差が当該閾値以上であるならば、第1漏電波形が第2漏電波形に変化したと判定する。 Such a change in ground fault resistance changes the first leakage waveform to the second leakage waveform. For example, the leakage detection unit 10 sets a voltage value of a predetermined threshold, and if the voltage difference between the first leakage waveform and the second leakage waveform is equal to or greater than the threshold, the first leakage waveform is the second leakage current. It is determined that the waveform has changed.
そして、漏電検出部10は、第1漏電波形が第2漏電波形に変化したならば、第2漏電波形を検出したことを表す漏電検出信号を制御部30に送信する。制御部30では、漏電検出部10より第2漏電波形を検出したことを表す漏電検出信号を受信したならば、第2漏電波形を検出したとして(ステップS4;Yes)、漏電検出経路Pにおいて漏電が生じたと判定する(ステップS5)。 Then, if the first leakage waveform has changed to the second leakage waveform, the leakage detection unit 10 transmits a leakage detection signal indicating that the second leakage waveform has been detected to the control unit 30. If the controller 30 receives a leakage detection signal indicating that the second leakage waveform has been detected from the leakage detector 10, the controller 30 assumes that the second leakage waveform has been detected (step S <b> 4; Yes). Is determined to have occurred (step S5).
換言すれば、スイッチング素子SWLをオンにしたことで、第1漏電波形が第2漏電波形に変化したということであるから、スイッチング素子SWLは制御部30からの駆動信号に基づいて正常に動作している、と制御部30は判定することができる。 In other words, it was to turn on the switching element SW L, since the first leakage waveform is that the changes to the second leakage waveform, the switching element SW L is normally based on a drive signal from the control unit 30 The control unit 30 can determine that it is operating.
ここで、スイッチング素子SWLが故障などの原因により、オンになった状態(オン固着)が維持された場合について説明する。 Here, a case will be described in which the switching element SW L is kept on (on-fixed) due to a failure or the like.
スイッチング素子SWLがオン固着している場合、漏電検出経路Pは、抵抗RNで地絡している。すなわち、制御部30がスイッチング素子SWLをオンにする制御の前後においては、地絡抵抗は変化しない。 When the switching element SW L is on-fixed, the leakage detection path P is grounded by a resistor R N. That is, the control unit 30 in the front and rear of the control to turn on the switching element SW L, ground fault resistance is not changed.
このように地絡抵抗が変化しないので、第1漏電波形は第2漏電波形に変化しない。例えば、漏電検出部10は、所定の閾値の電圧値を設定しておき、第1漏電波形と第2漏電波形の電圧の差が当該閾値未満であるならば、第1漏電波形は第2漏電波形に変化していないと判定する。 Since the ground fault resistance does not change in this way, the first leakage waveform does not change to the second leakage waveform. For example, the leakage detection unit 10 sets a voltage value of a predetermined threshold, and if the voltage difference between the first leakage waveform and the second leakage waveform is less than the threshold, the first leakage waveform is the second leakage current. It is determined that the waveform has not changed.
したがって、漏電検出部10は、第1漏電波形を検出したことを表す漏電検出信号を制御部30に送信する。制御部30では、第2漏電波形を検出しない(ステップS4;No)、強制漏電部20のオン固着が生じたと判定する(ステップS6)。 Therefore, the leakage detection unit 10 transmits a leakage detection signal indicating that the first leakage waveform has been detected to the control unit 30. The control unit 30 does not detect the second leakage waveform (step S4; No), and determines that the forced leakage unit 20 has been turned on (step S6).
すなわち、スイッチング素子SWLをオンにする信号を送信しても、第1漏電波形が第2漏電波形に変化しないということであるから、スイッチング素子SWLは制御部30からの駆動信号に基づいて動作していないオン固着である、と制御部30は判定することができる。 That is, even if a signal for turning on the switching element SW L is transmitted, the first leakage waveform does not change to the second leakage waveform. Therefore, the switching element SW L is based on the drive signal from the control unit 30. The control unit 30 can determine that the on-fixation is not performed.
以上に説明したように、本実施形態に係る漏電検出装置1では、強制漏電部20のスイッチング素子SWLをオンにする前後において、漏電検出部10で検出された第1漏電波形が第2漏電波形に変化するならば、漏電検出経路Pで漏電が発生したと判定することができる。また、スイッチング素子SWLをオンにする前後において、漏電検出部10で検出された第1漏電波形が第2漏電波形に変化しないならば、スイッチング素子SWLがオン固着していると判定することができる。 As described above, the leakage detecting device 1 according to the present embodiment, before and after turning on the switching element SW L of the forced leakage section 20, the first leakage waveform second leakage detected by the leakage detection unit 10 If the waveform changes, it can be determined that a leakage has occurred in the leakage detection path P. Moreover, before and after switching element SW L is turned on, if the first leakage waveform detected by leakage detector 10 does not change to the second leakage waveform, it is determined that switching element SW L is fixed on. Can do.
単に、漏電検出部10が正常時波形とは異なる漏電波形を検出するだけであると、漏電検出経路Pは実際の地絡を起こしていないにも関わらず、スイッチング素子SWLのオン固着したことによる漏電を、漏電検出経路Pの漏電と判定してしまう。 If the leakage detection unit 10 merely detects a leakage waveform different from the normal waveform, the leakage detection path P has not been actually grounded, but the switching element SW L is fixed on. Is determined as a leakage in the leakage detection path P.
しかしながら、本実施形態に係る漏電検出装置1によれば、単に正常時波形とは異なる漏電波形を検出するだけではなく、スイッチング素子SWLをオンにする前後において、漏電波形の変化、すなわち第1漏電波形から第2漏電波形へと変化するか否かを検出する。これにより、オン固着を検出するとともに、オン固着による漏電を漏電検出経路Pの漏電と誤判定することを回避することができる。 However, according to the leakage detecting device 1 according to the present embodiment, not only detects the different leakage waveform from the normal time waveform, before and after turning on the switching element SW L, leakage waveform changes, that is, a first It is detected whether or not the leakage waveform changes to the second leakage waveform. Thereby, while detecting ON fixation, it is possible to avoid erroneously determining the leakage due to the ON fixation as the leakage of the leakage detection path P.
〈実施形態2〉
本実施形態では、直流電源として電気自動車のバッテリの漏電を検出する場合に適用した漏電検出装置について説明する。図4は本実施形態に係る漏電検出装置の概略構成図である。なお、実施形態1と同一のものについては同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<Embodiment 2>
In the present embodiment, a leakage detection device applied when detecting leakage of a battery of an electric vehicle as a DC power source will be described. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the leakage detection apparatus according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same thing as Embodiment 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
電気自動車のバッテリ40は、漏電を検出する対象となる直流電源の一例である。バッテリ40の正極及び負極のそれぞれにはコンタクタCp及びコンタクタCnを介して、電気自動車を走行させる電動モータ41(負荷)が接続されている。なお、図4の構成においては、バッテリ40の内部インピーダンスが漏電検出信号に対して十分に低く、コンタクタCn並びにコンタクタCpが正常にONできれば、電動モータ41の正極と負極間の漏電検出信号に対するインピーダンス値は高くてもよい。 The battery 40 of the electric vehicle is an example of a DC power source that is a target for detecting leakage. An electric motor 41 (load) for running the electric vehicle is connected to each of the positive electrode and the negative electrode of the battery 40 via a contactor Cp and a contactor Cn. In the configuration of FIG. 4, if the internal impedance of the battery 40 is sufficiently low with respect to the leakage detection signal, and the contactor Cn and the contactor Cp can be normally turned on, the impedance with respect to the leakage detection signal between the positive electrode and the negative electrode of the electric motor 41. The value may be high.
また、電動モータ41の正極及び負極のそれぞれにはコンタクタCmP及びコンタクタCmNを介してコネクタ42P及びコネクタ42Nが接続されている。コネクタ42P及びコネクタ42Nは、図示しない給電装置が接続される端子である。 A connector 42P and a connector 42N are connected to the positive electrode and the negative electrode of the electric motor 41 via the contactor CmP and the contactor CmN, respectively. The connector 42P and the connector 42N are terminals to which a power supply device (not shown) is connected.
コンタクタCp及びコンタクタCn並びにコンタクタCmP及びコンタクタCmNがオンとなった状態で、コネクタ42P及びコネクタ42Nに接続された給電装置からバッテリ40に電気が供給され、バッテリ40が充電されるようになっている。 In a state where the contactor Cp, the contactor Cn, the contactor CmP, and the contactor CmN are turned on, electricity is supplied to the battery 40 from the power supply device connected to the connector 42P and the connector 42N, and the battery 40 is charged. .
本実施形態に係る漏電検出装置1Aは、漏電検出部10、強制漏電部20P、強制漏電部20N、及び制御部30を備えている。漏電検出部10は、バッテリ40の負極側に接続されている。 The leakage detection device 1A according to the present embodiment includes a leakage detection unit 10, a forced leakage unit 20P, a forced leakage unit 20N, and a control unit 30. The electric leakage detector 10 is connected to the negative electrode side of the battery 40.
漏電検出部10は、実施形態1と同様に、バッテリ40において生じた漏電を検出するものである。 As in the first embodiment, the leakage detection unit 10 detects a leakage generated in the battery 40.
強制漏電部20Pは、コンタクタCmPとコネクタ42Pとを接続する経路43Pに接続されている。具体的には、強制漏電部20Pは、スイッチング素子SWPと、抵抗RPとが直列に接続された回路であり、制御部30からの駆動信号によりスイッチング素子SWPがオン又はオフになるように構成されている。スイッチング素子SWPがオンになることで経路43P(バッテリ40の正極側)を地絡させることができる。 The forced leakage unit 20P is connected to a path 43P that connects the contactor CmP and the connector 42P. Specifically, the forced leakage unit 20P includes a switching element SW P, the resistance R P is a circuit connected in series, so that the switching element SW P is turned on or off by a drive signal from the control unit 30 It is configured. Switching element SW P is (positive electrode side of the battery 40) path 43P by turned on can be ground to.
同様に、強制漏電部20Nは、コンタクタCmNとコネクタ42Nとを接続する経路43Nの間に接続されている。具体的には、強制漏電部20Nは、スイッチング素子SWNと、抵抗RNとが直列に接続された回路であり、制御部30からの駆動信号によりスイッチング素子SWNがオン又はオフになるように構成されている。スイッチング素子SWNがオンになることで経路43N(バッテリ40の負極側)を地絡させることができる。 Similarly, the forced leakage unit 20N is connected between a path 43N that connects the contactor CmN and the connector 42N. Specifically, the forced leakage unit 20N is provided with a switching element SW N, and the resistance R N is a circuit connected in series, so that the switching element SW N is turned on or off by a drive signal from the control unit 30 It is configured. Switching element SW N is (the negative side of the battery 40) paths 43N by turned on can be ground to.
制御部30は、電気自動車のBMU(Battery Management Unit)である。制御部30は、バッテリ40の制御を行うとともに、強制漏電部20P、強制漏電部20Nのスイッチング素子SWP、スイッチング素子SWNのオン・オフを制御する駆動信号を送信する。また、制御部30は、バッテリ40にて漏電しているか、または、スイッチング素子SWP及びスイッチング素子SWNがオンの状態で固着したか否かを判定する機能を有している。 The control unit 30 is a BMU (Battery Management Unit) of the electric vehicle. Control unit 30 performs control of the battery 40, and transmits forced leakage unit 20P, the switching element SW P of the forced leakage section 20 N, a drive signal for controlling the on-off of the switching element SW N. The control unit 30, either by leakage in the battery 40, or has a function of determining whether the switching element SW P and the switching element SW N is stuck in the ON state.
図5を用いて、このような漏電検出装置1Aの動作について説明する。図5は制御部で実行されるフローチャートである。前提として、コンタクタCp及びコンタクタCnはオンになっているとする。 The operation of such a leakage detection device 1A will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart executed by the control unit. It is assumed that the contactor Cp and the contactor Cn are on.
まず、経路43P及び経路43Nが地絡していない状態について説明する。制御部30は、スイッチング素子SWP、SWNをオフにし、コンタクタCmPをオフにし、CmNをオンにする(ステップS10)。 First, a state where the path 43P and the path 43N are not grounded will be described. The control unit 30 turns off the switching elements SW P and SW N , turns off the contactor CmP, and turns on CmN (step S10).
このとき、漏電検出部10においては、漏電を検出していない状態の波形として正常時波形が検出される。制御部30の動作としては、第1漏電波形を検出しなかった場合(ステップS11;No)、つまり正常時波形を検出した場合には、P側のオン固着故障診断を実施する。P側のオン固着故障診断を実施するとは、コンタクタCmNをオフにし、CmPをオンにした状態で図5に示すフローチャートのステップS11以降を実施することをいう。 At this time, the leakage detection unit 10 detects a normal waveform as a waveform in a state where leakage is not detected. As an operation of the control unit 30, when the first leakage waveform is not detected (step S11; No), that is, when the normal waveform is detected, the P-side on-fixation failure diagnosis is performed. Performing the P-side on-fixation failure diagnosis means performing step S11 and subsequent steps in the flowchart shown in FIG. 5 with the contactor CmN turned off and CmP turned on.
次に、バッテリ40の負極側である経路43Nで漏電したときの漏電検出装置1Aの動作を説明する。経路43Nが漏電した場合、経路43Nは抵抗RLで地絡した状態である(図4参照)。このような状態で、制御部30は、コンタクタCmPをオフにし、コンタクタCmNをオンにする(ステップS10)。また、制御部30はオフの駆動信号を強制漏電部20Nに送信して、スイッチング素子SWNをオフにしたままとしておく。 Next, the operation of the leakage detection device 1A when leakage occurs in the path 43N on the negative electrode side of the battery 40 will be described. When the path 43N is leaked, the path 43N is in a state of being grounded by the resistance RL (see FIG. 4). In such a state, the control unit 30 turns off the contactor CmP and turns on the contactor CmN (step S10). The control unit 30 sends a driving signal off compulsory leakage section 20 N, keep remain off the switching element SW N.
このような状態においては、経路43Nが地絡しているので、漏電検出部10の検出回路13では、正常時波形が変化して第1漏電波形が検出される。正常時波形と第1漏電波形との判別は、実施形態1と同様に行う。 In such a state, since the path 43N is grounded, the detection circuit 13 of the leakage detection unit 10 detects the first leakage waveform by changing the normal waveform. Discrimination between the normal waveform and the first leakage waveform is performed in the same manner as in the first embodiment.
そして、漏電検出部10は、第1漏電波形を検出したことを表す漏電検出信号を制御部30に送信する。制御部30では、漏電検出部10より第1漏電波形を検出したことを表す漏電検出信号を受信したならば、第1漏電波形を検出したとして(ステップS11;Yes)、次の処理に移す。 Then, the leakage detection unit 10 transmits a leakage detection signal indicating that the first leakage waveform has been detected to the control unit 30. If the controller 30 receives a leakage detection signal indicating that the first leakage waveform has been detected from the leakage detection unit 10, the controller 30 determines that the first leakage waveform has been detected (step S11; Yes), and proceeds to the next process.
ここで、制御部30は、経路43Nの抵抗値を検出することが可能に構成されている。その抵抗値を検出抵抗値と称する。また、制御部30には予め、経路43Nが地絡漏電したと判断する閾値となる抵抗値が設定されている。その抵抗値を漏電判定抵抗値と称する。なお、強制漏電部20Pの抵抗RP及び強制漏電部20Nの抵抗RNは漏電判定抵抗値以上のものを用いる。 Here, the control unit 30 is configured to be able to detect the resistance value of the path 43N. The resistance value is referred to as a detection resistance value. In addition, a resistance value serving as a threshold value for determining that the path 43N has caused a ground fault has been set in the control unit 30 in advance. The resistance value is referred to as a leakage determination resistance value. The resistance R P and the resistance R N of the forced leakage portion 20N of the forced leakage portion 20P is used more than leakage determination resistance.
制御部30は、検出抵抗値が漏電判定抵抗値以上であるか否かを判定する(ステップS12)。上述したように経路43Nが地絡している場合では、検出抵抗値が漏電判定抵抗値以上となり(ステップS12;Yes)、次の処理(ステップS13)に進む。 The control unit 30 determines whether or not the detected resistance value is greater than or equal to the leakage determination resistance value (step S12). As described above, when the path 43N is grounded, the detected resistance value becomes equal to or greater than the leakage determination resistance value (step S12; Yes), and the process proceeds to the next process (step S13).
一方、検出抵抗値が漏電判定抵抗値未満である場合(ステップS12;No)は、経路43Nの漏電が生じたと判定する(ステップS14)。 On the other hand, when the detected resistance value is less than the leakage determination resistance value (step S12; No), it is determined that the leakage of the path 43N has occurred (step S14).
次に、制御部30は、コンタクタCmNをオンにしたままの状態で、スイッチング素子SWNをオンにする駆動信号を強制漏電部20に送信する(ステップS13)。スイッチング素子SWNをオンにすることで、経路43Nはスイッチング素子SWN及び抵抗RNを介して地絡する。 Next, the control unit 30, in a state that turns on the contactor cmn, transmits a driving signal to turn on the switching element SW N forced leakage unit 20 (step S13). By turning on the switching element SW N, route 43N is ground via the switching element SW N and a resistor R N.
スイッチング素子SWNがオフの状態では、経路43Nは抵抗RLで地絡している。スイッチング素子SWNがオンになると、経路43Nは抵抗RL及び抵抗RNで地絡することになる。すなわち、制御部30がスイッチング素子SWNをオンにする前後においては、地絡抵抗が変化する。 The switching element SW N is off, the route 43N is grounded by a resistor R L. When the switching element SW N is turned on, the route 43N will be ground by the resistor R L and resistor R N. That is, in the front and rear control unit 30 turns on the switching element SW N, ground fault resistance changes.
このような地絡抵抗の変化は、第1漏電波形を第2漏電波形に変化させる。第1漏電波形から第2漏電波形に変化した判定は実施形態1と同様に行う。 Such a change in ground fault resistance changes the first leakage waveform to the second leakage waveform. The determination of changing from the first leakage waveform to the second leakage waveform is performed in the same manner as in the first embodiment.
そして、漏電検出部10は、第1漏電波形が第2漏電波形に変化したならば、第2漏電波形を検出したことを表す漏電検出信号を制御部30に送信する。制御部30では、漏電検出部10より第2漏電波形を検出したことを表す漏電検出信号を受信したならば、第2漏電波形を検出したとして(ステップS15;Yes)、経路43Nにおいて漏電が生じたと判定する(ステップS14)。 Then, if the first leakage waveform has changed to the second leakage waveform, the leakage detection unit 10 transmits a leakage detection signal indicating that the second leakage waveform has been detected to the control unit 30. If the controller 30 receives a leakage detection signal indicating that the second leakage waveform has been detected from the leakage detector 10, the controller 30 assumes that the second leakage waveform has been detected (step S15; Yes), and leakage occurs in the path 43N. (Step S14).
換言すれば、スイッチング素子SWNをオンにしたことで、第1漏電波形が第2漏電波形に変化したということであるから、スイッチング素子SWNは制御部30からの駆動信号に基づいて正常に動作している、と制御部30は判定することができる。 In other words, it was to turn on the switching element SW N, since the first leakage waveform is that the changes to the second leakage waveform, the switching element SW N normally based on the drive signal from the control unit 30 The control unit 30 can determine that it is operating.
ここで、スイッチング素子SWNが故障などの原因により、オンになった状態(オン固着)が維持された場合について説明する。 Here, due to causes such as the switching element SW N is a fault, the case where a state of switched on (on-fixation) is maintained will be described.
経路43Nが漏電し、かつ、スイッチング素子SWNがオン固着している場合、経路43Nは、抵抗RL及び抵抗RNで地絡している。すなわち、制御部30がスイッチング素子SWNをオンにする制御の前後においては、地絡抵抗は変化しない。 And electrical leakage paths 43N, and, when the switching element SW N is on-fixed, path 43N is grounded by a resistor R L and resistor R N. That is, the control unit 30 in the front and rear of the control to turn on the switching element SW N, ground fault resistance is not changed.
このように地絡抵抗が変化しないので、第1漏電波形は第2漏電波形に変化しない。第1漏電波形から第2漏電波形に変化しない判定は実施形態1と同様に行う。 Since the ground fault resistance does not change in this way, the first leakage waveform does not change to the second leakage waveform. The determination that the first leakage waveform does not change to the second leakage waveform is performed in the same manner as in the first embodiment.
したがって、漏電検出部10は、第1漏電波形を検出したことを表す漏電検出信号を制御部30に送信する。制御部30では、第2漏電波形を検出しない(ステップS15;No)、強制漏電部20Nのオン固着が生じたと判定する(ステップS16)。 Therefore, the leakage detection unit 10 transmits a leakage detection signal indicating that the first leakage waveform has been detected to the control unit 30. The control unit 30 does not detect the second leakage waveform (step S15; No), and determines that the on-fixation of the forced leakage unit 20N has occurred (step S16).
すなわち、スイッチング素子SWNをオンにする信号を送信しても、第1漏電波形が第2漏電波形に変化しないということであるから、スイッチング素子SWNは制御部30からの駆動信号に基づいて動作していないオン固着である、と制御部30は判定することができる。 That is, even if a signal for turning on the switching element SW N is transmitted, the first leakage waveform does not change to the second leakage waveform. Therefore, the switching element SW N is based on the drive signal from the control unit 30. The control unit 30 can determine that the on-fixation is not performed.
このようにして、負極側の経路43Nについて漏電が生じているか、及び強制漏電部20Nのオン固着の発生を判定した後は、正極側についても同様の処理を行う(ステップS17)。すなわち、コンタクタCmNをオフにし、コンタクタCmPをオンにして(ステップS10に相当)、正極側の経路43PについてステップS11〜S16の処理を実行する。 In this way, after determining whether there is a leakage in the negative-side path 43N and occurrence of the on-fixation of the forced leakage unit 20N, the same processing is performed on the positive side (step S17). That is, the contactor CmN is turned off, the contactor CmP is turned on (corresponding to step S10), and the processes of steps S11 to S16 are executed for the positive path 43P.
なお、先に正極側について漏電及びオン固着の発生を判定した後、負極側について漏電及びオン固着の発生を判定してもよい。 In addition, after determining the occurrence of leakage and ON fixation on the positive electrode side first, the occurrence of leakage and ON fixation may be determined on the negative electrode side.
以上に説明したように、本実施形態に係る漏電検出装置1Aでは、バッテリ40の正極及び負極のそれぞれに接続された経路43P及び経路43Nにおいて、強制漏電部20P、20Nのスイッチング素子SWP、SWNをオンにする前後で、漏電検出部10で検出された第1漏電波形が第2漏電波形に変化するならば、経路43P又は経路43Nで漏電が発生したと判定することができる。また、スイッチング素子SWP、SWNをオンにする前後において、漏電検出部10で検出された第1漏電波形が第2漏電波形に変化しないならば、スイッチング素子SWP又はSWNがオン固着していると判定することができる。 As described above, in the leakage detection device 1A according to the present embodiment, the switching elements SW P and SW of the forced leakage units 20P and 20N in the path 43P and the path 43N connected to the positive electrode and the negative electrode of the battery 40, respectively. If the first leakage waveform detected by the leakage detector 10 changes to the second leakage waveform before and after turning on N , it can be determined that a leakage has occurred in the path 43P or the path 43N. Also, before and after switching elements SW P and SW N are turned on, if the first leakage waveform detected by leakage detector 10 does not change to the second leakage waveform, switching element SW P or SW N is fixed on. Can be determined.
また、本実施形態に係る漏電検出装置1Aは、電動自動車の充電用のコネクタ42P、42Nとに接続される経路43P及び43Nにおける漏電を検出することができるので、充電時の感電を防ぐことができる。 In addition, the leakage detection device 1A according to the present embodiment can detect a leakage in the paths 43P and 43N connected to the charging connectors 42P and 42N of the electric vehicle, thereby preventing an electric shock during charging. it can.
本発明は、直流電源に接続される回路の漏電を検出する漏電検出装置の産業分野で利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the industrial field of a leakage detection device that detects leakage in a circuit connected to a DC power supply.
1、1A 漏電検出装置
10 漏電検出部
11 信号発生器
12 フィルタ
13 検出回路
20、20P、20N 強制漏電部
30 制御部
40 バッテリ
41 電動モータ
42N コネクタ
42P コネクタ
43N 経路
43P 経路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A Earth leakage detection apparatus 10 Earth leakage detection part 11 Signal generator 12 Filter 13 Detection circuit 20, 20P, 20N Forced earth leakage part 30 Control part 40 Battery 41 Electric motor 42N Connector 42P Connector 43N Path | route 43P Path | route
Claims (3)
スイッチング素子を介して前記直流電源に接続され、当該スイッチング素子がオンになることで前記直流電源を漏電させる強制漏電部と、
前記強制漏電部のスイッチング素子のオンオフを制御する駆動信号を送信する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記スイッチング素子をオンにする駆動信号を送信した後に、
前記漏電検出部が第1漏電波形から変化した第2漏電波形を検出した場合には前記直流電源が地絡漏電したと判定し、
前記漏電検出部が検出した第1漏電波形が変化しない場合には前記強制漏電部のスイッチング素子がオン固着していると判定する
ことを特徴とする漏電検出装置。 A leakage detector that detects the first leakage waveform when a leakage occurs in the DC power supply;
Connected to the DC power supply via a switching element, and a forced leakage section that causes the DC power supply to leak by turning on the switching element;
A control unit that transmits a drive signal for controlling on / off of the switching element of the forced leakage unit,
The controller is
After sending a drive signal to turn on the switching element,
When the leakage detection unit detects a second leakage waveform changed from the first leakage waveform, it is determined that the DC power supply has a ground fault leakage,
When the first leakage waveform detected by the leakage detection unit does not change, it is determined that the switching element of the forced leakage unit is fixed on.
前記直流電源の正極及び負極のそれぞれには当該直流電源に充電するためのコネクタが接続されており、
前記強制漏電部は、前記直流電源の正極及び負極のそれぞれと、前記コネクタとの間の経路に前記スイッチング素子を介して接続されている
ことを特徴とする漏電検出装置。 In the electric leakage detection apparatus according to claim 1,
A connector for charging the DC power supply is connected to each of the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply,
The forced leakage section is connected to a path between each of a positive electrode and a negative electrode of the DC power source and the connector via the switching element.
前記直流電源は、車両の駆動走行用の電動モータに接続されている
ことを特徴とする漏電検出装置。 In the leakage detection device according to claim 2,
The DC power supply is connected to an electric motor for driving and driving a vehicle.
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