JP7276814B2 - Leakage detection device, vehicle power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、シャーシアースから絶縁された車両内の負荷の漏電を検出する漏電検出装置、車両用電源システムに関する。
BACKGROUND OF THE
近年、ハイブリッド車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）が普及してきている。これらの電動車両には、補機電池（一般的に１２Ｖ出力の鉛電池）と別に高電圧の駆動用電池（トラクションバッテリ）が搭載される。感電を防止するために、高電圧の駆動用電池、インバータ、走行用モータを含む強電回路と、車両のボディ（シャーシアース）間は絶縁される。 In recent years, hybrid vehicles (HV), plug-in hybrid vehicles (PHV), and electric vehicles (EV) have become popular. These electric vehicles are equipped with a high-voltage driving battery (traction battery) in addition to an auxiliary battery (generally a 12V output lead battery). In order to prevent electric shock, the high-voltage electric circuit including the drive battery, the inverter, and the drive motor is insulated from the vehicle body (chassis ground).
強電回路の車両側のプラス配線とシャーシアース間、及び強電回路の車両側のマイナス配線とシャーシアース間には、それぞれＹコンデンサが挿入され、高電圧の駆動用電池から車両側の負荷に供給される電源が安定化されている。強電回路とシャーシアース間の絶縁抵抗を監視して漏電を検出する漏電検出装置が搭載される。 Y capacitors are inserted between the positive wire on the vehicle side of the heavy-current circuit and the chassis ground, and between the negative wire on the vehicle-side of the heavy-current circuit and the chassis ground, respectively. The power supply is regulated. It is equipped with an earth leakage detection device that monitors the insulation resistance between the heavy current circuit and the chassis ground to detect earth leakage.
ＤＣ方式の漏電検出装置では、強電回路のプラス配線とマイナス配線の間に抵抗分圧回路を接続し、分圧電圧と、駆動用電池の総電圧との比率から漏電の有無を判定する（例えば、特許文献１参照）。 In a DC leakage detection device, a resistance voltage dividing circuit is connected between the positive and negative wires of a strong current circuit, and the presence or absence of leakage is determined from the ratio of the divided voltage and the total voltage of the driving battery (for example, , see Patent Document 1).
一般的な電動車両では、高電圧の駆動用電池と、インバータを含む高電圧の車両負荷の間はコンタクタを介して接続される。上記の抵抗分圧回路は通常、コンタクタより電池側に接続される。当該構成ではコンタクタのオープン時に、駆動用電池から当該抵抗分圧回路に電流が流れないように上記の抵抗分圧回路内に、絶縁性能の高いスイッチ（例えば、フォトＭＯＳリレー）を接続する必要があった。 In a typical electric vehicle, a high voltage drive battery and a high voltage vehicle load including an inverter are connected via a contactor. The above resistive voltage dividing circuit is normally connected to the battery side of the contactor. In this configuration, it is necessary to connect a switch with high insulation performance (for example, a photoMOS relay) in the resistance voltage dividing circuit so that current does not flow from the driving battery to the resistance voltage dividing circuit when the contactor is open. there were.
絶縁性能の高いスイッチは高価であり、漏電検出装置のコストを上昇させる要因となっていた。また、上記抵抗分圧回路からスイッチを取り除くことができれば、漏電検出装置の回路構成を簡素化することができる。 A switch with high insulation performance is expensive, which has been a factor in increasing the cost of the earth leakage detection device. Further, if the switch can be removed from the resistance voltage dividing circuit, the circuit configuration of the leakage detection device can be simplified.
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、車両に搭載された漏電検出装置の回路構成を簡素化し、コストを削減する技術を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for simplifying the circuit configuration of an earth leakage detection device mounted on a vehicle and reducing the cost.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の漏電検出装置は、車両のシャーシアースと絶縁された状態で搭載され、前記車両内の負荷に電力を供給する蓄電部と、前記蓄電部の正極と前記負荷の一端が接続されるプラス配線に挿入される第１スイッチと、前記蓄電部の負極と前記負荷の他端が接続されるマイナス配線に挿入される第２スイッチと、を備える車両に搭載される漏電検出装置であって、前記プラス配線と前記マイナス配線間に直列接続された第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗、及び第４抵抗を含み、前記第２抵抗と前記第３抵抗との間の接続点が前記シャーシアースに直接的に、または所定の電圧源を介して接続された分圧回路と、前記第１抵抗と前記第２抵抗との間の接続点の電位を第１電位として、前記第３抵抗と前記第４抵抗との間の接続点の電位を第２電位として測定する電圧測定部と、前記電圧測定部により測定された前記第１電位と前記第２電位をもとに漏電の有無を判定する制御部と、を備える。前記分圧回路は、前記第１スイッチと前記負荷の一端との間の前記プラス配線と、前記第２スイッチと前記負荷の他端との間の前記マイナス配線との間に接続される。 In order to solve the above-described problems, an earth leakage detection device according to one aspect of the present invention is mounted in a state insulated from a chassis ground of a vehicle. A vehicle comprising: a first switch inserted into a positive wire connecting a positive electrode and one end of the load; and a second switch inserted into a negative wire connecting the negative electrode of the power storage unit and the other end of the load. comprising a first resistor, a second resistor, a third resistor, and a fourth resistor connected in series between the positive wiring and the negative wiring, wherein the second resistor and the 3 a potential at a connection point between the first resistor and the second resistor, and a voltage dividing circuit in which the connection point between the resistors is connected directly to the chassis ground or via a predetermined voltage source; as a first potential and a potential at a connection point between the third resistor and the fourth resistor as a second potential; and the first potential and the first potential measured by the voltage measuring section. and a control unit that determines presence/absence of electric leakage based on the two potentials. The voltage dividing circuit is connected between the positive wiring between the first switch and one end of the load and the negative wiring between the second switch and the other end of the load.
本発明によれば、車両に搭載された漏電検出装置の回路構成を簡素化し、コストを削減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the circuit structure of the earth-leakage detection apparatus mounted in the vehicle can be simplified, and cost can be reduced.
図１は、比較例に係る漏電検出装置１０を備える電源システム５の構成を説明するための図である。電源システム５は電動車両に搭載される。電源システム５は電動車両内において、補機電池（通常、１２Ｖ出力の鉛電池が使用される）と別に設けられる。電源システム５は、高電圧の蓄電部２０、及び漏電検出装置１０を含む。蓄電部２０は、直列接続された複数のセルＥ１－Ｅｎを含む。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル（公称電圧：３．６－３．７Ｖ）を使用する例を想定する。
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a power supply system 5 that includes an earth
電動車両は高電圧の負荷として、インバータ２及びモータ３を備える。蓄電部２０の正極とインバータ２の一端がプラス配線Ｌｐで接続され、蓄電部２０の負極とインバータ２の他端がマイナス配線Ｌｍで接続される。プラス配線Ｌｐに正側メインリレーＭＲｐが挿入され、マイナス配線Ｌｍに負側メインリレーＭＲｍが挿入される。正側メインリレーＭＲｐと負側メインリレーＭＲｍは、蓄電部２０と電動車両内の高電圧の負荷との間の導通／遮断を制御するコンタクタとして機能する。なおリレーの代わりに、高耐圧・高絶縁の半導体スイッチを使用することも可能である。
The electric vehicle includes an
インバータ２は、蓄電部２０とモータ３の間に接続される双方向インバータである。インバータ２は力行時、蓄電部２０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ３に供給する。回生時、モータ３から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電部２０に供給する。モータ３には例えば、三相交流モータが使用される。モータ３は力行時、インバータ２から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ２に供給する。
蓄電部２０は、電動車両のシャーシアースと絶縁された状態で電動車両に搭載される。補機電池は、負極がシャーシアースと導通した状態で電動車両に搭載される。なお、正側メインリレーＭＲｐよりインバータ２側のプラス配線Ｌｐとシャーシアース間が正側ＹコンデンサＣｐを介して接続される。また、負側メインリレーＭＲｍよりインバータ２側のマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間が負側ＹコンデンサＣｍを介して接続される。正側ＹコンデンサＣｐ及び負側ＹコンデンサＣｍは、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間、及びマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間をそれぞれ直流的に絶縁するとともに、プラス配線Ｌｐ及びマイナス配線Ｌｍの電圧を安定化させる作用を有する。
蓄電部２０がシャーシアースから理想的に絶縁されている場合、蓄電部２０の中間電圧がシャーシアースの電圧近辺に維持される。例えば、蓄電部２０の両端電圧が４００Ｖの場合、蓄電部２０の正極電位が＋２００Ｖ近辺、負極電位が－２００Ｖ近辺に維持される。高電圧の蓄電部２０とシャーシアース間が導通した状態で、人間が電動車両の露出した導電部に触れると感電する危険がある。そこで高電圧の蓄電部２０を搭載した電動車両では、漏電検出装置１０を搭載して、インバータ２を含む高電圧の車両負荷とシャーシアース間の絶縁状態を監視する必要がある。図１では、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間の絶縁状態を正側漏電抵抗Ｒｌｐ、マイナス配線Ｌｍとシャーシアース間の絶縁状態を負側漏電抵抗Ｒｌｍと表している。
If
漏電検出装置１０は、分圧回路１１、電圧測定部１２及び制御部１３を含む。分圧回路１１は、プラス配線Ｌｐとマイナス配線Ｌｍ間に直列接続された正側分圧スイッチＳＷｐ、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、第４抵抗Ｒ４、及び負側分圧スイッチＳＷｍを含む。第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３との間の接続点はシャーシアースに接続される。比較例では分圧回路１１は、正側メインリレーＭＲｐと蓄電部２０の正極との間のプラス配線Ｌｐと、負側メインリレーＭＲｍと蓄電部２０の負極との間のマイナス配線Ｌｍとの間に接続される。
The
電圧測定部１２は、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２との間の接続点（以下、第１接続点という）の電位（以下、第１電位という）と、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４との間の接続点（以下、第２接続点という）の電位（以下、第２電位という）を測定する。図１に示す例では電圧測定部１２は、正側アンプ１２ａ及び負側アンプ１２ｂを備える。正側アンプ１２ａは、第１接続点とシャーシアース間の電圧を第１電位として制御部１３に出力する。負側アンプ１２ｂは、第２接続点とシャーシアース間の電圧を第２電位として制御部１３に出力する。
The
溶着検出部３０は、正側メインリレーＭＲｐとインバータ２の一端との間のプラス配線Ｌｐの電位と、負側メインリレーＭＲｍとインバータ２の他端との間のマイナス配線Ｌｍの電位との電位差を検出し、制御部１３に出力する。
制御部１３は、電圧測定部１２により測定された第１電位と第２電位をもとに漏電の有無を判定する。また制御部１３は、溶着検出部３０から入力される電位差をもとに、正側メインリレーＭＲｐ又は負側メインリレーＭＲｍの溶着を検出する。
Based on the first potential and the second potential measured by the
制御部１３は例えば、マイクロコンピュータ及び不揮発メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ）により構成することができる。制御部１３内にＡ／Ｄコンバータが内蔵されていない場合、正側アンプ１２ａと制御部１３間、負側アンプ１２ｂと制御部１３間、及び溶着検出部３０と制御部１３間にそれぞれＡ／Ｄコンバータ（不図示）が設けられ、当該Ａ／Ｄコンバータは、入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換して制御部１３に出力する。
The
図２は、本発明の実施の形態に係る漏電検出装置１０を備える電源システム５の構成を説明するための図である。以下、図１に示した比較例に係る電源システム５の構成との相違点を説明する。実施の形態では、分圧回路１１が、正側メインリレーＭＲｐとインバータ２の一端との間のプラス配線Ｌｍと、負側メインリレーＭＲｍとインバータ２の他端との間のマイナス配線Ｌｍ間に接続される。また実施の形態では、分圧回路１１から正側分圧スイッチＳＷｐ及び負側分圧スイッチＳＷｍが取り除かれる。また実施の形態では溶着検出部３０が取り除かれる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of power supply system 5 that includes earth
以下、実施の形態に係る漏電検出装置１０により、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間の漏電の有無、及びマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間の漏電の有無を判定する方法を説明する。まず制御部１３は、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍをオン状態（クローズ状態）に制御する。なお正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍが車両側のＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されている場合、制御部１３は車載ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network））を介して、当該ＥＣＵに正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍのオンを指示する。当該ＥＣＵが当該指示を受け付けると、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍをオンする。なお、当該ＥＣＵにより正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍが既にオン状態に制御されている場合、制御部１３がオンを指示する必要はない。
A method for determining the presence or absence of leakage between the positive wiring Lp and the chassis ground and the presence or absence of the leakage between the negative wiring Lm and the chassis ground by the
なお以下の説明では、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、及び第４抵抗Ｒ４の抵抗値が等しいことを前提とする。 Note that the following description assumes that the resistance values of the first resistor R1, the second resistor R2, the third resistor R3, and the fourth resistor R4 are equal.
制御部１３は、下記（式１）に示すように、第１電位Ｖｏｐと、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の合成抵抗値と第２抵抗Ｒ２の値との比率をもとにプラス配線Ｌｐの電位Ｖｂｐを推定する。
Ｖｂｐ＝（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２・Ｖｏｐ ・・・（式１）
As shown in the following (Equation 1), the
Vbp=(R1+R2)/R2·Vop (Formula 1)
制御部１３は、下記（式２）に示すように、第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍの電位差Ｖｏｂと、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４の合成抵抗値と第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の合成抵抗値との比率をもとに蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔを推定する。
Ｖｂａｔ＝（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）／（Ｒ２＋Ｒ３）・Ｖｏｂ ・・・（式２）
As shown in the following (Equation 2), the
Vbat=(R1+R2+R3+R4)/(R2+R3)Vob (Formula 2)
制御部１３は、下記（式３）に示すように、蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔとプラス配線Ｌｐの電位Ｖｂｐの比率ｒを算出する。
ｒ＝Ｖｂｐ／Ｖｂａｔ ・・・（式３）
r=Vbp/Vbat (Formula 3)
プラス配線Ｌｐとシャーシアース間、及びマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間が理想的に絶縁されている状態（漏電電流が流れていない状態）では比率ｒは０．５になる。第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、及び第４抵抗Ｒ４の抵抗値が等しいため、４つの抵抗により蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔがそれぞれ１／４に分圧される。従って、比率ｒ（＝Ｖｂｐ／Ｖｂａｔ）は０．５（＝２／４）になる。
The ratio r is 0.5 when the plus line Lp and the chassis ground are ideally insulated and between the minus line Lm and the chassis ground (when no leakage current flows). Since the resistance values of the first resistor R1, the second resistor R2, the third resistor R3, and the fourth resistor R4 are equal, the four resistors divide the total voltage Vbat of the
図３は、正側漏電抵抗Ｒｌｐと比率ｒとの関係、及び負側漏電抵抗Ｒｌｍと比率ｒとの関係をグラフで示した図である。図３に示すグラフは、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、及び第４抵抗Ｒ４の抵抗値が５００ｋΩの例を示している。正側漏電抵抗Ｒｌｐと比率ｒとの関係、及び負側漏電抵抗Ｒｌｍと比率ｒとの関係は、予め実験やシミュレーションにより導出され、テーブル化または関数化されて制御部１３内の不揮発メモリに登録される。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the positive leakage resistance Rlp and the ratio r, and the relationship between the negative leakage resistance Rlm and the ratio r. The graph shown in FIG. 3 shows an example in which the resistance values of the first resistor R1, the second resistor R2, the third resistor R3, and the fourth resistor R4 are 500 kΩ. The relationship between the positive-side leakage resistance Rlp and the ratio r and the relationship between the negative-side leakage resistance Rlm and the ratio r are derived in advance by experiments or simulations, are tabulated or functioned, and are registered in the nonvolatile memory within the
プラス配線Ｌｐとシャーシアース間に漏電電流が流れている場合、比率ｒは下記（式４）のように定義できる。
ｒ＝（（Ｒ１＋Ｒ２）//Ｒｌｅａｋ）／｛（（Ｒ１＋Ｒ２）//Ｒｌｅａｋ）＋Ｒ３＋Ｒ４｝ ・・・（式４）
Ｒｌｅａｋは正側漏電抵抗Ｒｌｐの漏電抵抗値を示す。正側漏電抵抗Ｒｌｐの漏電抵抗値が低下するほど（プラス配線Ｌｐとシャーシアース間の絶縁が低下するほど）、比率ｒが低下する。
If a leakage current is flowing between the plus wire Lp and the chassis ground, the ratio r can be defined as shown in (Equation 4) below.
r=((R1+R2)//Rleak)/{((R1+R2)//Rleak)+R3+R4} (Formula 4)
Rleak represents the leakage resistance value of the positive leakage resistance Rlp. As the leakage resistance value of the positive side leakage resistance Rlp decreases (as the insulation between the positive line Lp and chassis ground decreases), the ratio r decreases.
マイナス配線Ｌｍとシャーシアース間に漏電電流が流れている場合、比率ｒは下記（式５）のように定義できる。
ｒ＝（Ｒ１＋Ｒ２）／｛Ｒ１＋Ｒ２＋（（Ｒ３＋Ｒ４）//Ｒｌｅａｋ）｝ ・・・（式５）
Ｒｌｅａｋは負側漏電抵抗Ｒｌｍの漏電抵抗値を示す。負側漏電抵抗Ｒｌｍの漏電抵抗値が低下するほど（マイナス配線Ｌｍとシャーシアース間の絶縁が低下するほど）、比率ｒが上昇する。
If a leakage current is flowing between the negative wire Lm and the chassis ground, the ratio r can be defined as shown in (Equation 5) below.
r=(R1+R2)/{R1+R2+((R3+R4)//Rleak)} (Formula 5)
Rleak represents the leakage resistance value of the negative leakage resistance Rlm. As the leakage resistance value of the negative side leakage resistance Rlm decreases (as the insulation between the negative wiring Lm and the chassis ground decreases), the ratio r increases.
制御部１３は、算出した比率ｒが、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４の合成抵抗値に対する第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３の合成抵抗値の比率（以下、設定分圧比率という。本実施の形態では０．５）より所定値（図３に示す例では０．２）以上大きい場合、マイナス配線Ｌｍとシャーシアース間に漏電が発生していると判定する。即ち、制御部１３は比率ｒが０．７以上でマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間に漏電が発生していると判定し、０．７未満でマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間に漏電が発生していないと判定する。
The
制御部１３は、算出した比率ｒが、上記設定分圧比率（本実施の形態では０．５）より所定値（図３に示す例では０．２）以上小さい場合、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間に漏電が発生していると判定する。制御部１３は比率ｒが０．３以下でプラス配線Ｌｐとシャーシアース間に漏電が発生していると判定し、０．３より大きい場合にプラス配線Ｌｐとシャーシアース間に漏電が発生していないと判定する。
If the calculated ratio r is smaller than the set voltage division ratio (0.5 in this embodiment) by a predetermined value (0.2 in the example shown in FIG. It is determined that there is an electric leakage between When the ratio r is 0.3 or less, the
また制御部１３は予め導出された、正側漏電抵抗Ｒｌｐと比率ｒとの関係または負側漏電抵抗Ｒｌｍと比率ｒとの関係を参照して、算出した比率ｒから正側漏電抵抗Ｒｌｐの抵抗値または負側漏電抵抗Ｒｌｍの抵抗値を推定することができる。
Further, the
以上、蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔとプラス配線Ｌｐの電位Ｖｂｐとの比率ｒから、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間の絶縁状態、及びマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間の絶縁状態を推定する例を説明した。この点、蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔとマイナス配線Ｌｍの電位Ｖｂｍとの比率ｒから、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間の絶縁状態、及びマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間の絶縁状態を推定することもできる。
An example of estimating the state of insulation between the positive wiring Lp and the chassis ground and the state of insulation between the negative wiring Lm and the chassis ground from the ratio r between the total voltage Vbat of the
制御部１３は、下記（式６）に示すように、第２電位Ｖｏｍと、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４の合成抵抗値と第３抵抗Ｒ３の値との比率をもとにマイナス配線Ｌｍの電位Ｖｂｍを推定する。
Ｖｂｍ＝（Ｒ３＋Ｒ４）／Ｒ３・Ｖｏｍ ・・・（式６）
As shown in the following (Equation 6), the
Vbm=(R3+R4)/R3·Vom (Formula 6)
制御部１３は、上記（式２）を用いて蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔを推定する。制御部１３は、下記（式７）に示すように、蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔとマイナス配線Ｌｍの電位Ｖｂｍとの比率ｒを算出する。
ｒ＝Ｖｂｍ／Ｖｂａｔ ・・・（式７）
r=Vbm/Vbat (Formula 7)
蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔとマイナス配線Ｌｍの電位Ｖｂｍとの比率ｒを使用する場合、正側漏電抵抗Ｒｌｐと比率ｒとの関係、及び負側漏電抵抗Ｒｌｍと比率ｒとの関係は、図３に示したグラフと上下反対の関係になる。
When using the ratio r between the total voltage Vbat of the
プラス配線Ｌｐとシャーシアース間に漏電電流が流れている場合、比率ｒは下記（式８）のように定義できる。
ｒ＝（Ｒ３＋Ｒ４）／｛（（Ｒ１＋Ｒ２）//Ｒｌｅａｋ）＋Ｒ３＋Ｒ４｝ ・・・（式８）
正側漏電抵抗Ｒｌｐの漏電抵抗値が低下するほど（プラス配線Ｌｐとシャーシアース間の絶縁が低下するほど）、比率ｒが上昇する。
If a leakage current is flowing between the plus line Lp and the chassis ground, the ratio r can be defined as shown in (Equation 8) below.
r=(R3+R4)/{((R1+R2)//Rleak)+R3+R4} (Formula 8)
As the leakage resistance value of the positive side leakage resistance Rlp decreases (as the insulation between the positive line Lp and chassis ground decreases), the ratio r increases.
マイナス配線Ｌｍとシャーシアース間に漏電電流が流れている場合、比率ｒは下記（式９）のように定義できる。
ｒ＝（（Ｒ３＋Ｒ４）//Ｒｌｅａｋ）／｛Ｒ１＋Ｒ２＋（（Ｒ３＋Ｒ４）//Ｒｌｅａｋ）｝ ・・・（式９）
負側漏電抵抗Ｒｌｍの漏電抵抗値が低下するほど（マイナス配線Ｌｍとシャーシアース間の絶縁が低下するほど）、比率ｒが低下する。
If a leakage current is flowing between the negative wire Lm and the chassis ground, the ratio r can be defined by the following (Equation 9).
r=((R3+R4)//Rleak)/{R1+R2+((R3+R4)//Rleak)} (Formula 9)
As the leakage resistance value of the negative side leakage resistance Rlm decreases (as the insulation between the negative line Lm and the chassis ground decreases), the ratio r decreases.
制御部１３は、算出した比率ｒが、上記設定分圧比率（本実施の形態では０．５）より所定値（本実施の形態では０．２）以上大きい場合、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間に漏電が発生していると判定する。即ち、制御部１３は比率ｒが０．７以上でプラス配線Ｌｐとシャーシアース間に漏電が発生していると判定し、０．７未満でプラス配線Ｌｐとシャーシアース間に漏電が発生していないと判定する。
When the calculated ratio r is larger than the set voltage division ratio (0.5 in this embodiment) by a predetermined value (0.2 in this embodiment), the
制御部１３は、算出した比率ｒが、上記設定分圧比率（本実施の形態では０．５）より所定値（本実施の形態では０．２）以上小さい場合、マイナス配線Ｌｍとシャーシアース間に漏電が発生していると判定する。制御部１３は比率ｒが０．３以下でマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間に漏電が発生していると判定し、０．３より大きい場合にマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間に漏電が発生していないと判定する。
When the calculated ratio r is smaller than the set voltage division ratio (0.5 in this embodiment) by a predetermined value (0.2 in this embodiment) or more, the
実施の形態に係る漏電検出装置１０は、蓄電部２０内の複数のセルＥ１－Ｅｎの任意のノードとシャーシアース間の漏電の有無も検出することができる。
Earth
図４は、図２に示した電源システム５の蓄電部２０内において漏電が発生している場合の例を示す図である。図４では、蓄電部２０内の第１セルＥ１と第２セルＥ２の間のノードとシャーシアース間に漏電が発生している状態を示している。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a case where electric leakage occurs in
制御部１３は、電動車両が停止している（インバータ２が停止している）ときに、正側メインリレーＭＲｐがオフ（オープン）、負側メインリレーＭＲｍがオン（クローズ）の第１状態を生成する。次に制御部１３は、正側メインリレーＭＲｐがオン、負側メインリレーＭＲｍがオフの第２状態を生成する。なお、第１状態と第２状態の順番は逆でもよい。制御部１３は、第１状態および第２状態においてそれぞれ測定された、第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍをもとに蓄電部２０内の漏電の有無を判定する。制御部１３は第１状態または第２状態において、第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍの少なくとも一方が０Ｖ以外の有意な値を示した場合、蓄電部２０内で漏電が発生していると判定する。第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍの両方が実質的に０Ｖの場合、制御部１３は蓄電部２０内に漏電が発生していないと判定する。
When the electric vehicle is stopped (
図５（ａ）、（ｂ）は、蓄電部２０内の漏電の有無を判定中の第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍの一例を示す図である。図５（ａ）は、蓄電部２０内に漏電が発生していない場合の第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍの推移を示している。第１状態および第２状態のいずれの状態においても、第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍは０Ｖであり、蓄電部２０内において漏電電流が流れていないことを示している。正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍの両方がオンに制御されると、蓄電部２０と分圧回路１１により形成される閉ループに電流が流れ、第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍが有意な値を示す。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing an example of the first potential Vop and the second potential Vom during determination of the presence or absence of electric leakage in the
図５（ｂ）は、蓄電部２０内の蓄電部２０内の第１セルＥ１と第２セルＥ２の間のノードとシャーシアース間に漏電が発生している状態（図４に示す状態）における第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍの推移を示している。負側メインリレーＭＲｍがオンになる第１状態では、第３セルＥ３－第ｎセルＥｎ、蓄電部２０内の漏電抵抗Ｒｌｂ、第３抵抗Ｒ３、第４抵抗Ｒ４、負側メインリレーＭＲｍにより形成される閉ループに電流が流れる。この電流により第２電位Ｖｏｍが低下する。負側メインリレーＭＲｍがオフになる第２状態では、上記閉ループに流れる電流が遮断されるため、第２電位Ｖｏｍは０Ｖに戻る。
FIG. 5(b) shows a state (the state shown in FIG. 4) in which an electric leakage occurs between the node between the first cell E1 and the second cell E2 in the
正側メインリレーＭＲｐがオンになる第２状態では、第１セルＥ１、第２セルＥ２、正側メインリレーＭＲｐ、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、蓄電部２０内の漏電抵抗Ｒｌｂにより形成される閉ループに電流が流れる。この電流により第１電位Ｖｏｐが上昇する。なお、正側の第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２に流れる電流は、上述した負側の第３抵抗Ｒ３及び第４抵抗Ｒ４に流れる電流より小さいため、第１電位Ｖｏｐの上昇幅は、第２電位Ｖｏｍの低下幅より小さくなる。正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍの両方がオンに制御されると、正側の第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２と、負側の第３抵抗Ｒ３及び第４抵抗Ｒ４の両方に電流が流れる。
In the second state in which the positive main relay MRp is turned on, it is formed by the first cell E1, the second cell E2, the positive main relay MRp, the first resistor R1, the second resistor R2, and the leakage resistor Rlb in the
実施の形態に係る漏電検出装置１０は、正側メインリレーＭＲｐ又は負側メインリレーＭＲｍの溶着の有無も検出することができる。
The earth
制御部１３は、電動車両が停止している（インバータ２が停止している）ときに、正側メインリレーＭＲｐにオフ信号（オープン信号）、負側メインリレーＭＲｍにオン信号（クローズ信号）を供給する第３状態を生成する。次に制御部１３は、正側メインリレーＭＲｐにオン信号、負側メインリレーＭＲｍにオフ信号を供給する第４状態を生成する。なお、第３状態と第４状態の順番は逆でもよい。
When the electric vehicle is stopped (
制御部１３は、第３状態において測定された第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍをもとに正側メインリレーＭＲｐの溶着の有無を判定する。制御部１３は第３状態において、第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍが０Ｖ以外の有意な値を示した場合、正側メインリレーＭＲｐが溶着していると判定する。第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍの両方が実質的に０Ｖの場合、正側メインリレーＭＲｐが溶着していないと判定する。制御部１３は、第４状態において測定された第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍをもとに負側メインリレーＭＲｍの溶着の有無を判定する。制御部１３は第４状態において、第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍが０Ｖ以外の有意な値を示した場合、負側メインリレーＭＲｍが溶着していると判定する。第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍの両方が実質的に０Ｖの場合、負側メインリレーＭＲｍが溶着していないと判定する。
Based on the first potential Vop and the second potential Vom measured in the third state, the
図６（ａ）、（ｂ）は、正側メインリレーＭＲｐ又は負側メインリレーＭＲｍの溶着の有無を判定中の第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍの一例を示す図である。図６（ａ）は、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍに溶着が発生していない場合の第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍの推移を示している。第３状態および第４状態のいずれの状態においても、第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍは０Ｖであり、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍが溶着しておらず、正しく電流を遮断していることを示している。正側メインリレーＭＲｐｐ及び負側メインリレーＭＲｍの両方がオンに制御されると、蓄電部２０と分圧回路１１により形成される閉ループに電流が流れ、第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍは有意な値を示す。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing an example of the first potential Vop and the second potential Vom during determination of the presence or absence of welding of the positive main relay MRp or the negative main relay MRm. FIG. 6A shows changes in the first potential Vop and the second potential Vom when welding does not occur in the positive main relay MRp and the negative main relay MRm. In both the third state and the fourth state, the first potential Vop and the second potential Vom are 0 V, the positive side main relay MRp and the negative side main relay MRm are not welded, and the current is cut off correctly. indicates that When both the positive side main relay MRpp and the negative side main relay MRm are controlled to be ON, current flows in the closed loop formed by the
図６（ｂ）は、負側メインリレーＭＲｍが溶着している場合における第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍの推移を示している。第３状態では正側メインリレーＭＲｐにオフ信号、負側メインリレーＭＲｍにオン信号を供給しているが、正側メインリレーＭＲｐが正常に機能しているため、正側メインリレーＭＲｐにより電流が遮断され、第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍはいずれも０Ｖを示す。第４状態では正側メインリレーＭＲｐにオン信号、負側メインリレーＭＲｍにオフ信号を供給しているが、負側メインリレーＭＲｍが溶着しているため、負側メインリレーＭＲｍにより電流が遮断されない。従って、蓄電部２０と分圧回路１１により形成される閉ループに電流が流れ、第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍは有意な値を示す。
FIG. 6B shows changes in the first potential Vop and the second potential Vom when the negative main relay MRm is welded. In the third state, an OFF signal is supplied to the positive main relay MRp and an ON signal is supplied to the negative main relay MRm. Both the first potential Vop and the second potential Vom show 0V. In the fourth state, an ON signal is supplied to the positive side main relay MRp and an OFF signal is supplied to the negative side main relay MRm. . Therefore, a current flows through the closed loop formed by the
図７（ａ）、（ｂ）は、蓄電部２０内の漏電の有無の判定中、並びにプラス配線Ｌｐとシャーシアース間の絶縁状態の監視とマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間の絶縁状態の監視中における上記比率ｒ（＝Ｖｂｐ／Ｖｂａｔ）の推移の一例を示す図である。
7(a) and 7(b) show during determination of the presence or absence of electric leakage in
図７（ａ）は、蓄電部２０内に漏電が発生しておらず、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間、及びマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間のいずれにも漏電が発生していない場合の比率ｒの推移を示している。制御部１３は、蓄電部２０内の漏電の有無の判定中、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍを第１状態および第２状態の順に制御する。図７（ａ）に示す例では、蓄電部２０内の漏電の有無の判定中、比率ｒは不定になる。
FIG. 7A shows the ratio r when no electric leakage occurs in the
次に制御部１３は、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍの両方をオン状態に制御する。この状態において、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間、及びマイナス配線Ｌｍとシャーシアース間のいずれにも漏電が発生していない場合、比率ｒは０．５になる。
Next, the
図７（ｂ）は、蓄電部２０内に漏電が発生しておらず、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間には漏電が発生しておらず、マイナス配線Ｌｍとシャーシアース間に漏電が発生している場合の比率ｒの推移を示している。蓄電部２０内の漏電の有無の判定処理は、図７（ａ）と同様である。制御部１３は、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍの両方をオン状態に制御する。この状態において、マイナス配線Ｌｍとシャーシアース間に漏電が発生している場合、比率ｒは０．５から１の範囲の値をとる。図７（ｂ）に示す例では、比率ｒが０．８になっている。なお、プラス配線Ｌｐとシャーシアース間が漏電している場合、比率ｒは０から０．５の範囲の値をとる。
FIG. 7(b) shows that no electric leakage occurs in the
以上説明したように本実施の形態によれば、電動車両に搭載される漏電検出装置１０の回路構成を簡素化し、コストを削減することができる。図１に示した比較例に係る漏電検出装置１０と、図２に示した実施の形態に係る漏電検出装置１０を比較すると、実施の形態に係る漏電検出装置１０では、分圧回路１１から正側分圧スイッチＳＷｐ及び負側分圧スイッチＳＷｍが取り除かれている。
As described above, according to the present embodiment, the circuit configuration of the earth
比較例に係る漏電検出装置１０の構成では正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍがオフ状態のとき、蓄電部２０から分圧回路１１に電流が流れないように、正側分圧スイッチＳＷｐ及び負側分圧スイッチＳＷｍに、高価な絶縁性能の高いスイッチ（例えば、フォトＭＯＳリレー）を使用していた。
In the configuration of the
これに対して実施の形態に係る漏電検出装置１０では、分圧回路１１及び電圧測定部１２が正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍよりインバータ２側に設けられている。従って、正側分圧スイッチＳＷｐ及び負側分圧スイッチＳＷｍを設けなくても、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍがオフ状態のときに蓄電部２０から分圧回路１１に電流が流れることを阻止することができる。このように実施の形態では、高価な絶縁性能の高いスイッチを省略することで、コストを大きく削減することができる。
On the other hand, in the
比較例に係る漏電検出装置１０では正側分圧スイッチＳＷｐ及び負側分圧スイッチＳＷｍのオン／オフ制御により蓄電部２０内の漏電の有無を検出する。これに対して実施の形態に係る漏電検出装置１０では、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍのオン／オフ制御により蓄電部２０内の漏電の有無を検出することができる。従って、正側分圧スイッチＳＷｐ及び負側分圧スイッチＳＷｍを省略しても、比較例と同様に蓄電部２０内の漏電の有無を検出することができる。
In the electric
比較例に係る漏電検出装置１０では溶着検出部３０が設けられているが、実施の形態に係る漏電検出装置１０では溶着検出部３０が取り除かれている。比較例に係る漏電検出装置１０では、分圧回路１１及び電圧測定部１２が正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍより蓄電部２０側に設けられている。従って、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍのオン／オフ制御により、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍの溶着の有無を検出することができない。
The
これに対して実施の形態に係る漏電検出装置１０では、分圧回路１１及び電圧測定部１２が正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍよりインバータ２側に設けられている。従って、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍのオン／オフ制御により、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍの溶着の有無を検出することができる。このように実施の形態によれば、溶着検出部３０を省略することができ、コストを削減することができる。
On the other hand, in the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. It should be understood by those skilled in the art that the embodiments are examples, and that various modifications can be made to combinations of each component and each treatment process, and such modifications are also within the scope of the present invention. .
上述の実施の形態は、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、及び第４抵抗Ｒ４の抵抗値が等しいことを前提とした。この点、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、及び第４抵抗Ｒ４の抵抗値を異なる値に設定してもよい。例えば、正側の合成抵抗値と負側の合成抵抗値をアンバランスにしてもよい。この場合、上記設定分圧比率は０．５以外の値になる。 The above embodiment assumes that the resistance values of the first resistor R1, the second resistor R2, the third resistor R3, and the fourth resistor R4 are equal. In this regard, the resistance values of the first resistor R1, the second resistor R2, the third resistor R3, and the fourth resistor R4 may be set to different values. For example, the combined resistance value on the positive side and the combined resistance value on the negative side may be unbalanced. In this case, the set partial pressure ratio becomes a value other than 0.5.
上述の実施の形態は、蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔを、第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍの電位差Ｖｏｂをもとに推定する例を説明した。この点、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍより蓄電部２０側に、蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔを測定する独立した総電圧測定部を設けてもよい。この場合、正側メインリレーＭＲｐ及び負側メインリレーＭＲｍがオフの状態でも、常に蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔを測定することができる。
In the above-described embodiment, an example in which total voltage Vbat of
上述の実施の形態において、正側アンプ１２ａと負側アンプ１２ｂの後段に差動アンプを設けてもよい。当該差動アンプは、第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍの電位差Ｖｏｂを制御部１３に出力する。この場合、制御部１３は、第１電位Ｖｏｐと第２電位Ｖｏｍの電位差Ｖｏｂを算出する必要はなく、制御部１３は、第１電位Ｖｏｐ及び第２電位Ｖｏｍのいずれか一方を取得できればよい。制御部１３は、当該差動アンプから取得した電位差Ｖｏｂから蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔを算出する。制御部１３は、第１電位Ｖｏｐからプラス配線Ｌｐの電位Ｖｂｐ、または第２電位Ｖｏｍからマイナス配線Ｌｍの電位Ｖｂｍを算出する。制御部１３は、算出した蓄電部２０の総電圧Ｖｂａｔと、プラス配線Ｌｐの電位Ｖｂｐまたはマイナス配線Ｌｍの電位Ｖｂｍから、マイナス配線Ｌｍの電位Ｖｂｍまたはプラス配線Ｌｐの電位Ｖｂｐを算出する。
In the above embodiment, a differential amplifier may be provided after the
上述の実施の形態において、第２抵抗Ｒ２と第３抵抗Ｒ３との間の接続点と、シャーシアース間に所定の電圧源が挿入される構成であってもよい。すなわち、シャーシアースの電位にオフセット電圧が加算された固定電位を基準電位として使用してもよい。 In the above-described embodiment, a configuration may be adopted in which a predetermined voltage source is inserted between the connection point between the second resistor R2 and the third resistor R3 and the chassis ground. That is, a fixed potential obtained by adding an offset voltage to the chassis ground potential may be used as the reference potential.
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 Note that the embodiment may be specified by the following items.
［項目１］
車両のシャーシアースと絶縁された状態で搭載され、前記車両内の負荷（２）に電力を供給する蓄電部（２０）と、前記蓄電部（２０）の正極と前記負荷（２）の一端が接続されるプラス配線（Ｌｐ）に挿入される第１スイッチ（ＭＲｐ）と、前記蓄電部（２０）の負極と前記負荷（２）の他端が接続されるマイナス配線（Ｌｍ）に挿入される第２スイッチ（ＭＲｍ）と、を備える車両に搭載される漏電検出装置（１０）であって、
前記プラス配線（Ｌｐ）と前記マイナス配線（Ｌｍ）間に直列接続された第１抵抗（Ｒ１）、第２抵抗（Ｒ２）、第３抵抗（Ｒ３）、及び第４抵抗（Ｒ４）を含み、前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）との間の接続点が前記シャーシアースに直接的に、または所定の電圧源を介して接続された分圧回路（１１）と、
前記第１抵抗（Ｒ１）と前記第２抵抗（Ｒ２）との間の接続点の電位を第１電位として、前記第３抵抗（Ｒ３）と前記第４抵抗（Ｒ４）との間の接続点の電位を第２電位として測定する電圧測定部（１２）と、
前記電圧測定部（１２）により測定された前記第１電位と前記第２電位をもとに漏電の有無を判定する制御部（１３）と、を備え、
前記分圧回路（１１）は、前記第１スイッチ（ＭＲｐ）と前記負荷（２）の一端との間の前記プラス配線（Ｌｐ）と、前記第２スイッチ（ＭＲｍ）と前記負荷（２）の他端との間の前記マイナス配線（Ｌｍ）との間に接続されることを特徴とする漏電検出装置（１０）。
これによれば、回路構成を簡素化し、コストを削減することができる。
［項目２］
前記制御部（１３）は、前記第１スイッチ（ＭＲｐ）と前記第２スイッチ（ＭＲｍ）の両方がオンの状態において、
前記第１電位と、前記第１抵抗（Ｒ１）と前記第２抵抗（Ｒ２）の合成抵抗値と前記第２抵抗（Ｒ２）の値との比率をもとに前記プラス配線（Ｌｐ）の電位を推定し、
前記第１電位と前記第２電位の電位差と、前記第１抵抗（Ｒ１）と前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）と前記第４抵抗（Ｒ４）の合成抵抗値と前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）の合成抵抗値との比率をもとに前記蓄電部（２０）の総電圧を推定し、
前記総電圧と前記プラス配線（Ｌｐ）の電位との比率をもとに前記負荷（２）と前記シャーシアース間の絶縁状態を監視する、
ことを特徴とする項目１に記載の漏電検出装置（１０）。
これによれば、回路構成を簡素化し、コストを削減しつつ、負荷（２）とシャーシアース間の絶縁状態を適切に監視することができる。
［項目３］
前記制御部（１３）は、
前記総電圧に対する前記プラス配線（Ｌｐ）の電位の比率が、前記第１抵抗（Ｒ１）と前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）と前記第４抵抗（Ｒ４）の合成抵抗値に対する前記第１抵抗（Ｒ１）と前記第２抵抗（Ｒ２）の合成抵抗値の比率より所定値以上大きい場合、前記マイナス配線（Ｌｍ）と前記シャーシアース間に漏電が発生していると判定し、
前記総電圧に対する前記プラス配線（Ｌｐ）の電位の比率が、前記第１抵抗（Ｒ１）と前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）と前記第４抵抗（Ｒ４）の合成抵抗値に対する前記第１抵抗（Ｒ１）と前記第２抵抗（Ｒ２）の合成抵抗値の比率より所定値以上小さい場合、前記プラス配線（Ｌｐ）と前記シャーシアース間に漏電が発生していると判定する、
ことを特徴とする項目２に記載の漏電検出装置（１０）。
これによれば、回路構成を簡素化し、コストを削減しつつ、プラス配線（Ｌｐ）又はマイナス配線（Ｌｍ）とシャーシアース間の漏電の有無を適切に判定することができる。
［項目４］
前記制御部（１３）は、前記第１スイッチ（ＭＲｐ）と前記第２スイッチ（ＭＲｍ）の両方がオンの状態において、
前記第２電位と、前記第３抵抗（Ｒ３）と前記第４抵抗（Ｒ４）の合成抵抗値と前記第３抵抗（Ｒ３）の値との比率をもとに前記マイナス配線（Ｌｍ）の電位を推定し、
前記第１電位と前記第２電位の電位差と、前記第１抵抗（Ｒ１）と前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）と前記第４抵抗（Ｒ４）の合成抵抗値と前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）の合成抵抗値との比率をもとに前記蓄電部（２０）の総電圧を推定し、
前記総電圧と前記マイナス配線（Ｌｍ）の電位との比率をもとに前記負荷（２）と前記シャーシアース間の絶縁状態を監視する、
ことを特徴とする項目１に記載の漏電検出装置（１０）。
これによれば、回路構成を簡素化し、コストを削減しつつ、負荷（２）とシャーシアース間の絶縁状態を適切に監視することができる。
［項目５］
前記制御部（１３）は、
前記総電圧に対する前記マイナス配線（Ｌｍ）の電位の比率が、前記第１抵抗（Ｒ１）と前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）と前記第４抵抗（Ｒ４）の合成抵抗値に対する前記第３抵抗（Ｒ３）と前記第４抵抗（Ｒ４）の合成抵抗値の比率より所定値以上大きい場合、前記プラス配線（Ｌｐ）と前記シャーシアース間に漏電が発生していると判定し、
前記総電圧に対する前記マイナス配線（Ｌｍ）の電位の比率が、前記第１抵抗（Ｒ１）と前記第２抵抗（Ｒ２）と前記第３抵抗（Ｒ３）と前記第４抵抗（Ｒ４）の合成抵抗値に対する前記第３抵抗（Ｒ３）と前記第４抵抗（Ｒ４）の合成抵抗値の比率より所定値以上小さい場合、前記マイナス配線（Ｌｍ）と前記シャーシアース間に漏電が発生していると判定する、
ことを特徴とする項目４に記載の漏電検出装置（１０）。
これによれば、回路構成を簡素化し、コストを削減しつつ、プラス配線（Ｌｐ）又はマイナス配線（Ｌｍ）とシャーシアース間の漏電の有無を適切に判定することができる。
［項目６］
前記制御部（１３）は、前記負荷（２）の停止中であって、前記第１スイッチ（ＭＲｐ）がオフで前記第２スイッチ（ＭＲｍ）がオンの状態、又は前記第１スイッチ（ＭＲｐ）がオンで前記第２スイッチ（ＭＲｍ）がオフの状態において測定される前記第１電位と前記第２電位をもとに、前記蓄電部（２０）内の漏電の有無を判定することを特徴とする項目１から５のいずれか１項に記載の漏電検出装置（１０）。
これによれば、回路構成を簡素化し、コストを削減しつつ、蓄電部（２０）内の漏電の有無を適切に判定することができる。
［項目７］
前記第１スイッチ（ＭＲｐ）は第１リレーで構成され、
前記第２スイッチ（ＭＲｍ）は第２リレーで構成され、
前記制御部（１３）は、
前記負荷（２）の停止中であって、前記第１リレーにオフ信号が供給され、前記第２リレーにオン信号が供給されている状態において測定される前記第１電位または前記第２電位をもとに、前記第１リレーの溶着の有無を判定し、
前記負荷（２）の停止中であって、前記第１リレーにオン信号が供給され、前記第２リレーにオフ信号が供給されている状態において測定される前記第１電位または前記第２電位をもとに、前記第２リレーの溶着の有無を判定する、
ことを特徴とする項目１から６のいずれか１項に記載の漏電検出装置（１０）。
これによれば、回路構成を簡素化し、コストを削減しつつ、第１リレーと第２リレーの溶着の有無を適切に判定することができる。
［項目８］
車両のシャーシアースと絶縁された状態で搭載される蓄電部（２０）と、
前記蓄電部（２０）の正極と前記負荷（２）の一端が接続されるプラス配線（Ｌｐ）に挿入される第１スイッチ（ＭＲｐ）と、
前記蓄電部（２０）の負極と前記負荷（２）の他端が接続されるマイナス配線（Ｌｍ）に挿入される第２スイッチ（ＭＲｍ）と、
項目１から７のいずれか１項に記載の漏電検出装置（１０）と、
を備えることを特徴とする車両用電源システム（５）。
これによれば、回路構成を簡素化し、コストが削減された漏電検出装置（１０）を備える車両用電源システム（５）を実現することができる。
[Item 1]
A power storage unit (20) mounted in a state insulated from the chassis ground of the vehicle for supplying electric power to the load (2) in the vehicle, and a positive electrode of the power storage unit (20) and one end of the load (2). A first switch (MRp) inserted into the connected plus wire (Lp), and a minus wire (Lm) inserted into the negative electrode of the power storage unit (20) and the other end of the load (2) are connected. A ground leakage detection device (10) mounted on a vehicle, comprising a second switch (MRm),
a first resistor (R1), a second resistor (R2), a third resistor (R3), and a fourth resistor (R4) connected in series between the plus line (Lp) and the minus line (Lm); a voltage dividing circuit (11) in which a connection point between the second resistor (R2) and the third resistor (R3) is connected to the chassis ground directly or via a predetermined voltage source;
With the potential of the connection point between the first resistor (R1) and the second resistor (R2) as the first potential, the connection point between the third resistor (R3) and the fourth resistor (R4) a voltage measuring unit (12) for measuring the potential of as a second potential;
a control unit (13) for determining the presence or absence of electric leakage based on the first potential and the second potential measured by the voltage measuring unit (12),
The voltage dividing circuit (11) includes the positive line (Lp) between the first switch (MRp) and one end of the load (2), and the second switch (MRm) and the load (2). An earth leakage detection device (10), characterized by being connected between the minus wiring (Lm) and the other end.
According to this, the circuit configuration can be simplified and the cost can be reduced.
[Item 2]
When both the first switch (MRp) and the second switch (MRm) are on, the control unit (13)
The potential of the positive line (Lp) based on the first potential, the ratio of the combined resistance value of the first resistor (R1) and the second resistor (R2), and the value of the second resistor (R2) , and
A potential difference between the first potential and the second potential, a combined resistance value of the first resistor (R1), the second resistor (R2), the third resistor (R3) and the fourth resistor (R4), and the estimating the total voltage of the power storage unit (20) based on the ratio of the combined resistance value of the second resistor (R2) and the third resistor (R3);
monitoring the state of insulation between the load (2) and the chassis ground based on the ratio of the total voltage and the potential of the positive wire (Lp);
An earth leakage detection device (10) according to
According to this, it is possible to appropriately monitor the state of insulation between the load (2) and the chassis ground while simplifying the circuit configuration and reducing the cost.
[Item 3]
The control unit (13)
The ratio of the potential of the positive line (Lp) to the total voltage is the combined resistance of the first resistor (R1), the second resistor (R2), the third resistor (R3), and the fourth resistor (R4) If the ratio of the combined resistance value of the first resistor (R1) and the second resistor (R2) to the value is greater than a predetermined value, it is determined that an electric leakage has occurred between the negative wire (Lm) and the chassis ground. death,
The ratio of the potential of the positive line (Lp) to the total voltage is the combined resistance of the first resistor (R1), the second resistor (R2), the third resistor (R3), and the fourth resistor (R4) If the ratio of the combined resistance value of the first resistor (R1) and the second resistor (R2) to the value is smaller than a predetermined value or more, it is determined that an electric leakage has occurred between the positive wire (Lp) and the chassis ground. do,
An earth leakage detector (10) according to
According to this, it is possible to appropriately determine the presence or absence of electric leakage between the positive wiring (Lp) or the negative wiring (Lm) and the chassis ground while simplifying the circuit configuration and reducing the cost.
[Item 4]
When both the first switch (MRp) and the second switch (MRm) are on, the control unit (13)
The potential of the minus wire (Lm) based on the second potential, the ratio of the combined resistance value of the third resistor (R3) and the fourth resistor (R4), and the value of the third resistor (R3) , and
A potential difference between the first potential and the second potential, a combined resistance value of the first resistor (R1), the second resistor (R2), the third resistor (R3) and the fourth resistor (R4), and the estimating the total voltage of the power storage unit (20) based on the ratio of the combined resistance value of the second resistor (R2) and the third resistor (R3);
monitoring the state of insulation between the load (2) and the chassis ground based on the ratio of the total voltage and the potential of the negative wiring (Lm);
An earth leakage detection device (10) according to
According to this, it is possible to appropriately monitor the state of insulation between the load (2) and the chassis ground while simplifying the circuit configuration and reducing the cost.
[Item 5]
The control unit (13)
The ratio of the potential of the negative wiring (Lm) to the total voltage is the combined resistance of the first resistor (R1), the second resistor (R2), the third resistor (R3), and the fourth resistor (R4). If the ratio of the combined resistance value of the third resistor (R3) and the fourth resistor (R4) to the value is greater than a predetermined value, it is determined that an electric leakage has occurred between the positive wire (Lp) and the chassis ground. death,
The ratio of the potential of the negative wiring (Lm) to the total voltage is the combined resistance of the first resistor (R1), the second resistor (R2), the third resistor (R3), and the fourth resistor (R4). If the ratio of the combined resistance value of the third resistor (R3) and the fourth resistor (R4) to the value is smaller than a predetermined value or more, it is determined that an electric leakage has occurred between the negative wire (Lm) and the chassis ground. do,
An earth leakage detection device (10) according to
According to this, it is possible to appropriately determine the presence or absence of electric leakage between the positive wiring (Lp) or the negative wiring (Lm) and the chassis ground while simplifying the circuit configuration and reducing the cost.
[Item 6]
The control unit (13) controls the state in which the first switch (MRp) is off and the second switch (MRm) is on while the load (2) is stopped, or the first switch (MRp) is on and the second switch (MRm) is off, based on the first potential and the second potential that are measured, the presence or absence of electric leakage in the storage unit (20) is determined. 6. The earth leakage detection device (10) according to any one of
According to this, it is possible to appropriately determine the presence or absence of electric leakage in the power storage unit (20) while simplifying the circuit configuration and reducing the cost.
[Item 7]
The first switch (MRp) is composed of a first relay,
the second switch (MRm) is composed of a second relay,
The control unit (13)
The first potential or the second potential measured while the load (2) is stopped and an OFF signal is supplied to the first relay and an ON signal is supplied to the second relay. Based on the determination of the presence or absence of welding of the first relay,
The first potential or the second potential measured while the load (2) is stopped and an ON signal is supplied to the first relay and an OFF signal is supplied to the second relay. Determining whether or not the second relay is welded based on
The earth leakage detection device (10) according to any one of
According to this, it is possible to appropriately determine whether or not the first relay and the second relay are welded while simplifying the circuit configuration and reducing the cost.
[Item 8]
a power storage unit (20) mounted in a state insulated from the chassis ground of the vehicle;
a first switch (MRp) inserted into a positive wire (Lp) connecting the positive electrode of the power storage unit (20) and one end of the load (2);
a second switch (MRm) inserted into a negative wire (Lm) connecting the negative electrode of the power storage unit (20) and the other end of the load (2);
an earth leakage detection device (10) according to any one of
A vehicle power supply system (5) comprising:
According to this, it is possible to realize a vehicle power supply system (5) including an earth leakage detection device (10) with a simplified circuit configuration and a reduced cost.
２ インバータ、 ３ モータ、 ５ 電源システム、 １０ 漏電検出装置、 １１ 分圧回路、 １２ 電圧測定部、 １２ａ 正側アンプ、 １２ｂ 負側アンプ、 １３ 制御部、 ２０ 蓄電部、 ３０ 溶着検出部、 Ｅ１－Ｅｎ セル、 Ｒ１－Ｒ４ 抵抗、 ＳＷｐ 正側分圧スイッチ、 ＳＷｍ 負側分圧スイッチ、 ＭＲｐ 正側メインリレー、 ＭＲｍ 負側メインリレー、 Ｌｐ プラス配線、 Ｌｍ マイナス配線、 Ｃｐ 正側Ｙコンデンサ、 Ｃｍ 負側Ｙコンデンサ、 Ｒｌｐ 正側漏電抵抗、 Ｒｌｍ 負側漏電抵抗、 ＲＬｂ 蓄電部内の漏電抵抗。
2
Claims (7)
前記プラス配線と前記マイナス配線間に直列接続された第１抵抗、第２抵抗、第３抵抗、及び第４抵抗を含み、前記第２抵抗と前記第３抵抗との間の接続点が前記シャーシアースに直接的に、または所定の電圧源を介して接続された分圧回路と、
前記第１抵抗と前記第２抵抗との間の接続点の電位を第１電位として、前記第３抵抗と前記第４抵抗との間の接続点の電位を第２電位として測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部により測定された前記第１電位と前記第２電位をもとに漏電の有無を判定する制御部と、を備え、
前記分圧回路は、前記第１スイッチと前記負荷の一端との間の前記プラス配線と、前記第２スイッチと前記負荷の他端との間の前記マイナス配線との間に接続され、
前記制御部は、前記負荷の停止中であって、前記第１スイッチがオフで前記第２スイッチがオンの状態、又は前記第１スイッチがオンで前記第２スイッチがオフの状態において測定される前記第１電位及び前記第２電位の少なくとも一方をもとに、前記蓄電部内の漏電の有無を判定することを特徴とする漏電検出装置。 A power storage unit mounted insulated from the chassis ground of the vehicle for supplying electric power to a load in the vehicle, and a first switch inserted into a positive wire connecting a positive electrode of the power storage unit and one end of the load. and a second switch inserted into a negative wiring to which the negative electrode of the power storage unit and the other end of the load are connected, wherein
a first resistor, a second resistor, a third resistor, and a fourth resistor connected in series between the plus wire and the minus wire; and a connection point between the second resistor and the third resistor is the chassis. a voltage divider connected directly to ground or through a predetermined voltage source;
A voltage measuring unit that measures a potential at a connection point between the first resistor and the second resistor as a first potential and a potential at a connection point between the third resistor and the fourth resistor as a second potential. and,
a control unit that determines whether there is an electric leakage based on the first potential and the second potential measured by the voltage measurement unit,
the voltage dividing circuit is connected between the positive wiring between the first switch and one end of the load and the negative wiring between the second switch and the other end of the load ;
The control unit performs measurement while the load is stopped and the first switch is off and the second switch is on, or the first switch is on and the second switch is off. An earth leakage detection device , wherein presence/absence of electric leakage in the power storage unit is determined based on at least one of the first potential and the second potential .
前記第１電位と、前記第１抵抗と前記第２抵抗の合成抵抗値と前記第２抵抗の値との比率をもとに前記プラス配線の電位を推定し、
前記第１電位と前記第２電位の電位差と、前記第１抵抗と前記第２抵抗と前記第３抵抗と前記第４抵抗の合成抵抗値と前記第２抵抗と前記第３抵抗の合成抵抗値との比率をもとに前記蓄電部の総電圧を推定し、
前記総電圧と前記プラス配線の電位との比率をもとに前記負荷と前記シャーシアース間の絶縁状態を監視する、
ことを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。 In a state in which both the first switch and the second switch are on, the control unit
estimating the potential of the positive line based on the first potential, the ratio of the combined resistance value of the first resistor and the second resistor, and the value of the second resistor;
A potential difference between the first potential and the second potential, a combined resistance value of the first resistor, the second resistor, the third resistor, and the fourth resistor, and a combined resistance value of the second resistor and the third resistor Estimate the total voltage of the storage unit based on the ratio of
monitoring the state of insulation between the load and the chassis ground based on the ratio of the total voltage and the potential of the positive wiring;
The earth leakage detection device according to claim 1, characterized in that:
前記総電圧に対する前記プラス配線の電位の比率が、前記第１抵抗と前記第２抵抗と前記第３抵抗と前記第４抵抗の合成抵抗値に対する前記第１抵抗と前記第２抵抗の合成抵抗値の比率より所定値以上大きい場合、前記マイナス配線と前記シャーシアース間に漏電が発生していると判定し、
前記総電圧に対する前記プラス配線の電位の比率が、前記第１抵抗と前記第２抵抗と前記第３抵抗と前記第４抵抗の合成抵抗値に対する前記第１抵抗と前記第２抵抗の合成抵抗値の比率より所定値以上小さい場合、前記プラス配線と前記シャーシアース間に漏電が発生していると判定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の漏電検出装置。 The control unit
A ratio of the potential of the positive wiring to the total voltage is a combined resistance value of the first resistor and the second resistor with respect to a combined resistance value of the first resistor, the second resistor, the third resistor, and the fourth resistor. If it is larger than the ratio of by a predetermined value or more, it is determined that an electric leakage has occurred between the negative wiring and the chassis ground,
A ratio of the potential of the positive wiring to the total voltage is a combined resistance value of the first resistor and the second resistor with respect to a combined resistance value of the first resistor, the second resistor, the third resistor, and the fourth resistor. If it is smaller than the ratio of by a predetermined value or more, it is determined that an electric leakage has occurred between the positive wiring and the chassis ground,
The earth leakage detection device according to claim 2, characterized in that:
前記第２電位と、前記第３抵抗と前記第４抵抗の合成抵抗値と前記第３抵抗の値との比率をもとに前記マイナス配線の電位を推定し、
前記第１電位と前記第２電位の電位差と、前記第１抵抗と前記第２抵抗と前記第３抵抗と前記第４抵抗の合成抵抗値と前記第２抵抗と前記第３抵抗の合成抵抗値との比率をもとに前記蓄電部の総電圧を推定し、
前記総電圧と前記マイナス配線の電位との比率をもとに前記負荷と前記シャーシアース間の絶縁状態を監視する、
ことを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。 In a state in which both the first switch and the second switch are on, the control unit
estimating the potential of the negative wiring based on the second potential, the ratio of the combined resistance value of the third resistor and the fourth resistor, and the value of the third resistor;
A potential difference between the first potential and the second potential, a combined resistance value of the first resistor, the second resistor, the third resistor, and the fourth resistor, and a combined resistance value of the second resistor and the third resistor Estimate the total voltage of the storage unit based on the ratio of
monitoring the state of insulation between the load and the chassis ground based on the ratio of the total voltage and the potential of the negative wiring;
The earth leakage detection device according to claim 1, characterized in that:
前記総電圧に対する前記マイナス配線の電位の比率が、前記第１抵抗と前記第２抵抗と前記第３抵抗と前記第４抵抗の合成抵抗値に対する前記第３抵抗と前記第４抵抗の合成抵抗値の比率より所定値以上大きい場合、前記プラス配線と前記シャーシアース間に漏電が発生していると判定し、
前記総電圧に対する前記マイナス配線の電位の比率が、前記第１抵抗と前記第２抵抗と前記第３抵抗と前記第４抵抗の合成抵抗値に対する前記第３抵抗と前記第４抵抗の合成抵抗値の比率より所定値以上小さい場合、前記マイナス配線と前記シャーシアース間に漏電が発生していると判定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の漏電検出装置。 The control unit
A ratio of the potential of the negative wiring to the total voltage is a combined resistance value of the third resistor and the fourth resistor with respect to a combined resistance value of the first resistor, the second resistor, the third resistor, and the fourth resistor. If it is larger than the ratio of by a predetermined value or more, it is determined that an electric leakage has occurred between the positive wiring and the chassis ground,
A ratio of the potential of the negative wiring to the total voltage is a combined resistance value of the third resistor and the fourth resistor with respect to a combined resistance value of the first resistor, the second resistor, the third resistor, and the fourth resistor. If it is smaller than the ratio by a predetermined value or more, it is determined that an electric leakage has occurred between the negative wiring and the chassis ground.
The earth leakage detection device according to claim 4, characterized in that:
前記第２スイッチは第２リレーで構成され、
前記制御部は、
前記負荷の停止中であって、前記第１リレーにオフ信号が供給され、前記第２リレーにオン信号が供給されている状態において測定される前記第１電位及び前記第２電位が０Ｖ以外の有意な値を示した場合、前記第１リレーが溶着していると判定し、
前記負荷の停止中であって、前記第１リレーにオン信号が供給され、前記第２リレーにオフ信号が供給されている状態において測定される前記第１電位及び前記第２電位が０Ｖ以外の有意な値を示した場合、前記第２リレーが溶着していると判定する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の漏電検出装置。 the first switch comprises a first relay,
the second switch is composed of a second relay,
The control unit
The first potential and the second potential measured in a state where the load is stopped and an OFF signal is supplied to the first relay and an ON signal is supplied to the second relay are other than 0V. If a significant value is shown, it is determined that the first relay is welded ,
The first potential and the second potential measured in a state where the load is stopped and an ON signal is supplied to the first relay and an OFF signal is supplied to the second relay are other than 0V. If a significant value is shown, it is determined that the second relay is welded ;
The earth leakage detection device according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that:
前記蓄電部の正極と前記負荷の一端が接続されるプラス配線に挿入される第１スイッチと、
前記蓄電部の負極と前記負荷の他端が接続されるマイナス配線に挿入される第２スイッチと、
請求項１から６のいずれか１項に記載の漏電検出装置と、
を備えることを特徴とする車両用電源システム。 a power storage unit mounted in a state insulated from the chassis ground of the vehicle;
a first switch inserted into a positive wire connecting the positive electrode of the power storage unit and one end of the load;
a second switch inserted into a negative wire to which the negative electrode of the power storage unit and the other end of the load are connected;
an earth leakage detection device according to any one of claims 1 to 6 ;
A vehicle power supply system comprising:
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