JP2002298725A - 漏電検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確な漏電検出ができる漏電検出装置を提供
すること。 【解決手段】 漏電検出装置は、バッテリ１のプラス端
子と、負荷に接続された第１の電線２との間に接続され
た第１の検出抵抗４と、負荷に接続された第２の電線３
と、バッテリ１のマイナス端子との間に接続され、第１
の検出抵抗４と同一材質、同一形状及び同一抵抗値を有
する第２の検出抵抗５と、第１の検出抵抗４からの検出
出力と第２の検出抵抗５からの検出出力の差分を検出
し、検出された差分に基づいて漏電検出出力を得る漏電
検出手段６〜１０とからなる。。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、漏電検出装置に関
し、特に車両用として好適な漏電検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の漏電検出装置として、特開平１０
−２３２２５９号公報に開示されているものがある。

【０００３】特開平１０−２３２２５９号公報に開示さ
れている漏電検出装置は、図６に示すように、磁気イン
ピーダンス素子５３を用いて漏電時に磁性体コア５２の
ギャップ部に発生する磁界を検出する形式となってい
る。すなわち、漏電は、電線Ａから負荷（図示しない）
に流れ込む電流と、負荷から電線Ｂに流れ込む電流とが
異なることにより検出される。まず、磁性体５２から構
成されるリング状の感知器５１の中に電線Ａおよび電線
Ｂを通す。次に、漏電が発生すると、リング形状の磁性
体５２により磁界変化が検出される。すると、磁性体５
２に発生した磁界の変化がインピーダンスの変化として
磁気インピーダンス素子５３により検出される。検出さ
れたインピーダンス変化は、検出器５４において感度を
良くするために発振回路５５により発振させたり、フィ
ルタ回路および増幅回路５６により波形整形を行った
後、信号検出回路５７で検出し出力信号を出力する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
漏電検出装置は、磁気インピーダンス素子５３の出力が
リニアでないことから、正確な漏電検出ができないとい
う問題がある。

【０００５】そこで、本発明は、上記のような問題点に
着目し、正確な漏電検出ができる漏電検出装置を提供す
ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた請求項１記載の発明は、バッテリのプラス端
子と、負荷に接続された第１の電線との間に接続された
第１の検出抵抗と、上記負荷に接続された第２の電線
と、上記バッテリのマイナス端子との間に接続され、上
記第１の検出抵抗と同一材質、同一形状及び同一抵抗値
を有する第２の検出抵抗と、上記第１の検出抵抗からの
検出出力と上記第２の検出抵抗からの検出出力の差分を
検出し、検出された差分に基づいて漏電検出出力を得る
漏電検出手段と、からなることを特徴とする漏電検出装
置に存する。

【０００７】請求項１記載の発明によれば、漏電検出装
置は、バッテリのプラス端子と、負荷に接続された第１
の電線との間に接続された第１の検出抵抗と、負荷に接
続された第２の電線と、バッテリのマイナス端子との間
に接続され、第１の検出抵抗と同一材質、同一形状及び
同一抵抗値を有する第２の検出抵抗と、第１の検出抵抗
からの検出出力と第２の検出抵抗からの検出出力の差分
を検出し、検出された差分に基づいて漏電検出出力を得
る漏電検出手段と、からなる。それにより、２つの検出
抵抗の電圧降下の差分により漏電を検出するので、漏電
検出出力がリニアに得られ、正確な漏電検出が可能であ
る。

【０００８】上記課題を解決するためになされた請求項
２記載の発明は、前記漏電検出手段は、非反転入力端子
が前記第１の検出抵抗と前記バッテリのプラス端子の接
続点に接続されかつ反転入力端子が前記第１の検出抵抗
と前記第１の電線の接続点に接続された第１の差動増幅
器と、上記第１の差動増幅器の出力を増幅する第１の絶
縁型増幅器と、非反転入力端子が前記第２の検出抵抗と
前記バッテリのマイナス端子の接続点に接続されかつ反
転入力端子が前記第２の検出抵抗と前記第２の電線の接
続点に接続された第２の差動増幅器と、上記第２の差動
増幅器の出力を増幅する第２の絶縁型増幅器と、上記第
１の絶縁型増幅器の出力と上記第２の絶縁型増幅器の出
力を加算する加算回路と、からなることを特徴とする請
求項１記載の漏電検出装置に存する。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、漏電検出手
段は、非反転入力端子が第１の検出抵抗とバッテリのプ
ラス端子の接続点に接続されかつ反転入力端子が第１の
検出抵抗と第１の電線の接続点に接続された第１の差動
増幅器と、第１の差動増幅器の出力を増幅する第１の絶
縁型増幅器と、非反転入力端子が第２の検出抵抗とバッ
テリのマイナス端子の接続点に接続されかつ反転入力端
子が第２の検出抵抗と第２の電線の接続点に接続された
第２の差動増幅器と、第２の差動増幅器の出力を増幅す
る第２の絶縁型増幅器と、第１の絶縁型増幅器の出力と
第２の絶縁型増幅器の出力を加算する加算回路と、から
なる。それにより、バッテリを含む絶縁型増幅器の入力
以前の強電側と、漏電検出出力を得る絶縁型増幅器の出
力以降の弱電側を絶縁することができ、正確な漏電検出
が可能である。

【００１０】上記課題を解決するためになされた請求項
３記載の発明は、前記第１及び第２の検出抵抗は、ジョ
イントボックス内に設置されているバスバーからなるこ
とを特徴とする請求項１記載の漏電検出装置に存する。

【００１１】請求項２記載の発明によれば、第１及び第
２の検出抵抗は、ジョイントボックス内に設置されてい
るバスバーからなる。それにより、バスバーを検出抵抗
として利用でき、正確な漏電検出が可能である。

【００１２】上記課題を解決するためになされた請求項
４記載の発明は、前記第１及び第２の絶縁型増幅器は、
アナログ光絶縁回路で構成されることを特徴とする請求
項２記載の漏電検出装置に存する。

【００１３】請求項４記載の発明によれば、第１及び第
２の絶縁型増幅器は、アナログ光絶縁回路で構成され
る。それにより、強電側と弱電側を絶縁することがで
き、正確な漏電検出が可能である。

【００１４】上記課題を解決するためになされた請求項
５記載の発明は、前記第１の絶縁型増幅器および／また
は前記第２の絶縁型増幅器の出力側に、電流検出出力回
路を備えたことを特徴とする請求項２記載の漏電検出装
置に存する。

【００１５】請求項５記載の発明によれば、第１の絶縁
型増幅器および／または第２の絶縁型増幅器の出力側
に、電流検出出力回路を備えている。それにより、漏電
検出と、負荷電流検出が可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１７】図１は、本発明による漏電検出装置の実施
の形態を示す構成図である。漏電検出装置は、一例とし
て、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や
ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｖｅｈ
ｉｃｌｅ）等の車両における漏電の有無を確認する場合
を示している。図１において、漏電検出装置は、第１及
び第２の検出抵抗４，５と、第１及び第２の差動増幅器
６，８と、第１及び第２の絶縁型増幅器８，９と、加算
回路１０とからなる。

【００１８】第１の検出抵抗４は、ＥＶやＨＥＶ等の高
電圧車両駆動用のバッテリ１のプラス端子と、負荷（図
示しない）に接続された第１の電線２との間に接続され
る。第２の検出抵抗５は、バッテリ１のマイナス端子
と、負荷（図示しない）に接続された第２の電線３との
間に接続される。第１の検出抵抗４と第２の検出抵抗５
は、同一材料、同一形状及び同一抵抗値を有し、したが
って、温度特性も同一となっている。

【００１９】第１の差動増幅器６は、出力端子が第１の
絶縁型増幅器８の入力端子に接続されたオペアンプ１２
と、第１の検出抵抗４及び第１の電線２の接続点とオペ
アンプ１２の反転入力端子との間に接続された抵抗１３
と、オペアンプ１２の反転入力端子と出力端子の間に接
続された抵抗１４と、バッテリ１のプラス端子及び第１
の検出抵抗４の接続点とオペアンプ１２の非反転入力端
子との間に接続された抵抗１５と、オペアンプ１２の非
反転入力端子と接地間に接続された抵抗１６とからな
る。第２の差動増幅器７は、出力端子が第２の絶縁型増
幅器９の入力端子に接続されたオペアンプ１７と、第２
の検出抵抗５及び第２の電線３の接続点とオペアンプ１
７の反転入力端子との間に接続された抵抗１８と、オペ
アンプ１７の反転入力端子と出力端子の間に接続された
抵抗１９と、バッテリ１のマイナス端子及び第２の検出
抵抗５の接続点とオペアンプ１７の非反転入力端子との
間に接続された抵抗２０と、オペアンプ１７の非反転入
力端子と接地間に接続された抵抗２１とからなる。第１
と第２の差動増幅器６，８は、同一の構成と同一の増幅
率を有する。

【００２０】第１及び第２の絶縁型増幅器８，９は、そ
れぞれ、同一構成及び同一増幅率を有し、第１の差動増
幅器６および加算回路１０の間と、第２の差動増幅器７
と加算回路１０の間に接続され、その入力側の強電系
と、その出力側の弱電系を絶縁するためのものである。

【００２１】加算回路１０は、出力側が出力端子１１に
接続されたオペアンプ２２と、一方の端部が第１の絶縁
型増幅器８の出力端子に接続された抵抗２３と、一方の
端部が第２の絶縁型増幅器９の出力端子に接続されると
共に他方の端部が抵抗２３の他方の端部に接続された抵
抗２４と、抵抗２３，２４の接続点とオペアンプ２２の
反転入力端子に接続された抵抗２５と、オペアンプ２２
の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗２６
と、オペアンプ２６の非反転入力端子と接地間に接続さ
れた抵抗２７とからなる。

【００２２】次に上述の構成の漏電検出装置の動作を説
明する。バッテリ１のプラス端子から第１の検出抵抗４
及び第１の電線２を介して負荷に電流が流れると、第１
の検出抵抗４の両端に電圧降下が発生し、この電圧降下
が第１の差動増幅器６で検出され、第１の差動増幅器６
の出力電圧が、第１の絶縁型増幅器８に供給される。ま
た、この時、負荷から第２の電線３及び第２の検出抵抗
５を介してバッテリ１のマイナス端子にも電流が流れ、
第２の検出抵抗５の両端に電圧降下分が発生し、この電
圧降下分が第２の差動増幅器７で検出され、第２の差動
増幅器７の出力電圧が、第２の絶縁型増幅器９に供給さ
れる。

【００２３】第１及び第２の絶縁型増幅器８，９の出力
電圧は、加算回路１０の抵抗２３，２４の接続点で加算
され、加算された電圧がオペアンプ２２で増幅されて、
出力端子１１に出力される。

【００２４】そこで、正常動作時（すなわち、漏電がな
い時）は、バッテリ１から第１の電線２へ流出する電流
と、第２の電線３から流入する電流とが同一であるた
め、第１の検出抵抗４の電圧降下分と、第２の検出抵抗
５の電圧降下分は、同一となり、それぞれ、第１及び第
２の差動増幅器６，７から、同一値で互いに逆極性の出
力電圧＋Ｖ１，−Ｖ２（Ｖ１＝Ｖ２）として出力され
る。第１及び第２の差動増幅器６，７の出力電圧＋Ｖ
１，−Ｖ２は、それぞれ、第１の絶縁型増幅器８及び第
２の絶縁型増幅器９で増幅され、抵抗２３及び抵抗２４
を介して抵抗２３と抵抗２４の接続点で加算される。こ
のとき、出力電圧＋Ｖ１，−Ｖ２は、同一値で互いに逆
極性を有するで、抵抗２３と抵抗２４の接続点で加算さ
れたとき、互いに相殺され、加算電圧Ｖ３はゼロになる
（Ｖ３＝（＋Ｖ１）＋（−Ｖ２）＝０）。

【００２５】したがって、オペアンプ２２の反転入力端
子の入力電圧がゼロとなり、出力端子１１に表れる漏電
検出電圧もゼロとなり、漏電がないことが示される。

【００２６】一方、負荷や電線２，３部分から直接接地
に対して流れ込む漏電電流が発生すると、第１の検出抵
抗４及び第１の電線２を介してバッテリ１から流出する
電流よりも、第２の電線３及び第２の検出抵抗５を介し
てバッテリ１に流入する電流の方が小さくなる。

【００２７】その結果、第２の検出抵抗５の電圧降下分
は、第１の検出抵抗４の電圧降下分より小さくなり、そ
れぞれ、第１及び第２の差動増幅器６，７から、異なる
値で互いに逆極性の出力電圧＋Ｖ１，−Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ
２）として出力される。第１及び第２の差動増幅器６，
７の出力電圧＋Ｖ１，−Ｖ２は、それぞれ、第１の絶縁
型増幅器８及び第２の絶縁型増幅器９で増幅され、抵抗
２３及び抵抗２４を介して抵抗２３と抵抗２４の接続点
で加算される。このとき、出力電圧＋Ｖ１，−Ｖ２は、
異なる値で互いに逆極性を有するで、抵抗２３と抵抗２
４の接続点で加算されたとき、加算電圧は、Ｖ１とＶ２
の差分となる。

【００２８】したがって、オペアンプ２２の反転入力端
子にこの差分電圧が入力されて増幅され、出力端子１１
に上述の差分電圧に基づく漏電検出電圧が得られ、漏電
を起こしていることが検出される。

【００２９】

【実施例】次に、図２は、本発明による漏電検出装置の
実施例を示す構成図である。この実施例では、第１及び
第２の絶縁型増幅器８，９として、それぞれ、同一構成
及び同一増幅率を有するアナログ光絶縁回路を用いてい
る点を除いて、その他の構成は図１と同じである。

【００３０】すなわち、第１の絶縁型増幅器８は、オペ
アンプ２８，２９と、抵抗３０，３１と、光カップラ３
２とから構成されるアナログ光絶縁回路としている。抵
抗３０は、第１の差動増幅器６の出力すなわちオペアン
プ１２の出力端子と、オペアンプ２８の非反転入力端子
の間に接続され、抵抗３１は、オペアンプ２９の非反転
入力端子と出力端子間に接続されている。光カップラ３
２は、発光用フォトダイオード３２ａと、２つの受光用
フォトダイオード３２ｂ，３２ｃの組み合わせからな
り、発光用フォトダイオード３２ａは、オペアンプ２８
の出力端子と接地の間に接続され、受光用フォトダイオ
ード３２ｂは、オペアンプ２８の非反転入力端子と反転
入力端子の間に接続され、受光用フォトダイオード３２
ｃは、オペアンプ２９の非反転入力端子と反転入力端子
の間に接続されている。オペアンプ２９の出力端子は、
加算回路１０の抵抗２３の一方の端部に接続されてい
る。

【００３１】同様に、第２の絶縁型増幅器９は、オペア
ンプ３３，３４と、抵抗３５，３６と、光カップラ３７
とから構成されるアナログ光絶縁回路としている。抵抗
３５は、第２の差動増幅器７の出力すなわちオペアンプ
１７の出力端子と、オペアンプ３３の非反転入力端子の
間に接続され、抵抗３６は、オペアンプ３４の非反転入
力端子と出力端子間に接続されている。光カップラ３７
は、発光用フォトダイオード３７ａと、２つの受光用フ
ォトダイオード３７ｂ，３７ｃの組み合わせからなり、
発光用フォトダイオード３７ａは、オペアンプ３３の出
力端子と接地の間に接続され、受光用フォトダイオード
３７ｂは、オペアンプ３３の非反転入力端子と反転入力
端子の間に接続され、受光用フォトダイオード３７ｃ
は、オペアンプ３４の非反転入力端子と反転入力端子の
間に接続されている。オペアンプ３４の出力端子は、加
算回路１０の抵抗２４の一方の端部に接続されている。

【００３２】上述の構成において、第１の差動増幅器６
の出力電圧は、抵抗３０を介してオペアンプ２８に入力
され、増幅されて、光カップラ３２の発光用フォトダイ
オード３２ａを発光させる。それにより、光カップラ３
２の受光用フォトダイオード３２ｃが反応してオンとな
り、オペアンプ２９よりそれに応じた出力電圧が得ら
れ、加算回路１０の抵抗２３に供給される。同様に、第
２の差動増幅器７の出力電圧は、抵抗３５を介してオペ
アンプ３３に入力され、増幅されて、光カップラ３７の
発光用フォトダイオード３７ａを発光させる。それによ
り、光カップラ３７の受光用フォトダイオード３７ｃが
反応してオンとなり、オペアンプ３４よりそれに応じた
出力電圧が得られ、加算回路１０の抵抗２４に供給され
る。

【００３３】このように、第１及び第２の絶縁型増幅器
８，９は、それぞれ、同一構成及び同一増幅率を有する
アナログ光絶縁回路で構成され、その入力側の強電系
と、その出力側の弱電系を光カップラ３２，３７で絶縁
している。

【００３４】以上の通り、本発明の実施の形態について
説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用
が可能である。

【００３５】たとえば、他の実施例として、図３に示す
ように、図１における第１及び第２の検出抵抗４，５に
代えて、車両のジャンクションボックスＪＢのバスバー
４０，４１を使用しても良い。この場合、その他の構成
は図１と同じであり、図３では省略している。

【００３６】バスバー４０，４１は、図４に示すよう
に、ジャンクションボックスＪＢ内の基板４２に実装さ
れ、同様に基板４２に実装されたコネクタ４３に基板４
２のプリント配線によって配線されている。バスバー４
０の一方の端部４０ａは、基板４２のプリント配線及び
コネクタ４３を介してバッテリ１のプラス端子に接続さ
れ、他方の端子４０ｂは、基板４２のプリント配線及び
コネクタ４３を介して第１の電線２に接続され、両端部
４０ａ，４０ｂ間の低抵抗分が検出抵抗として利用され
る。同様に、バスバー４１の一方の端部４１ａは、基板
４２のプリント配線及びコネクタ４３を介してバッテリ
１のマイナス端子に接続され、他方の端子４０ｂは、基
板４２のプリント配線及びコネクタ４３を介して第２の
電線３に接続され、両端部４１ａ，４１ｂ間の低抵抗分
が検出抵抗として利用される。

【００３７】このように、バスバー４０，４１を検出抵
抗として利用した場合、バッテリ１のプラス端子側とマ
イナス端子側で、温度特性が等しくなることから、生産
工程上、ロット間のばらつきがあったとしても、性能に
は関係なくなり、正確な漏電検出が可能となる。

【００３８】また、他の実施例として、図５に示すよう
に、第２の絶縁型増幅器９の出力側に、増幅器４４と、
出力端子４５からなる電流検出出力回路を設けても良
い。この場合、通常動作時、検出抵抗５を流れる負荷電
流を、電流検出出力回路で検出し、出力端子４５から負
荷電流に応じた電流検出出力を得ることができる。な
お、第１の絶縁型増幅器８の出力側に、電流検出出力回
路を設けても良い。

【００３９】さらに、上述の説明では、車両における漏
電の有無を確認する場合について述べたが、本発明は、
これに限らず種々の用途に適用可能である。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、２つの検
出抵抗の電圧降下の差分により漏電を検出するので、漏
電検出出力がリニアに得られ、正確な漏電検出が可能で
ある。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、バッテリを
含む絶縁型増幅器の入力以前の強電側と、漏電検出出力
を得る絶縁型増幅器の出力以降の弱電側を絶縁すること
ができ、正確な漏電検出が可能である。

【００４２】請求項３記載の発明によれば、ジョイント
ボックス内のバスバーを第１及び第２の検出抵抗として
利用するので、温度特性が等しくなり、生産工程上、ロ
ット間のばらつきがあったとしても、性能には関係なく
なり、正確な漏電検出が可能となる。

【００４３】請求項４記載の発明によれば、アナログ光
絶縁回路により、バッテリを含む強電側と、漏電検出出
力を得る弱電側を絶縁することができる。

【００４４】請求項５記載の発明によれば、漏電検出の
ための構成要素の一部を利用して、通常動作時の負荷電
流の検出も行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による漏電検出装置の実施の形態を示す
構成図である。

【図２】本発明による漏電検出装置の実施例を示す構成
図である。

【図３】本発明による漏電検出装置の他の実施例を示す
構成図である。

【図４】図３におけるバスバーの実装例を示す略図であ
る。

【図５】本発明による漏電検出装置のさらに他の実施例
を示す構成図である。

【図６】従来の漏電検出装置の構成例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ バッテリ ２ 第１の電線 ３ 第２の電線 ４ 第１の検出抵抗 ５ 第２の検出抵抗 ６ 第１の差動増幅器（漏電検出手段の一部） ７ 第２の差動増幅器（漏電検出手段の一部） ８ 第１の絶縁型増幅器（漏電検出手段の一部） ９ 第２の絶縁型増幅器（漏電検出手段の一部） １０ 加算回路（漏電検出手段の一部） １１ 出力端子 ４０ バスバー ４１ バスバー ４４ 増幅器（電流検出回路の一部） ４５ 出力端子（電流検出回路の一部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G014 AA16 AB24 AC18 2G025 AA17 AB05 AC04 5G004 AA04 AB02 BA01 DA02 DC05 DC09 5G030 XX01 YY12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリのプラス端子と、負荷に接続さ
   れた第１の電線との間に接続された第１の検出抵抗と、 上記負荷に接続された第２の電線と、上記バッテリのマ
   イナス端子との間に接続され、上記第１の検出抵抗と同
   一材質、同一形状及び同一抵抗値を有する第２の検出抵
   抗と、 上記第１の検出抵抗からの検出出力と上記第２の検出抵
   抗からの検出出力の差分を検出し、検出された差分に基
   づいて漏電検出出力を得る漏電検出手段と、 からなることを特徴とする漏電検出装置。
2. 【請求項２】 前記漏電検出手段は、 非反転入力端子が前記第１の検出抵抗と前記バッテリの
   プラス端子の接続点に接続されかつ反転入力端子が前記
   第１の検出抵抗と前記第１の電線の接続点に接続された
   第１の差動増幅器と、 上記第１の差動増幅器の出力を増幅する第１の絶縁型増
   幅器と、 非反転入力端子が前記第２の検出抵抗と前記バッテリの
   マイナス端子の接続点に接続されかつ反転入力端子が前
   記第２の検出抵抗と前記第２の電線の接続点に接続され
   た第２の差動増幅器と、 上記第２の差動増幅器の出力を増幅する第２の絶縁型増
   幅器と、 上記第１の絶縁型増幅器の出力と上記第２の絶縁型増幅
   器の出力を加算する加算回路と、 からなることを特徴とする請求項１記載の漏電検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の検出抵抗は、ジョイ
   ントボックス内に設置されているバスバーからなること
   を特徴とする請求項１記載の漏電検出装置。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の絶縁型増幅器は、ア
   ナログ光絶縁回路で構成されることを特徴とする請求項
   ２記載の漏電検出装置。
5. 【請求項５】 前記第１の絶縁型増幅器および／または
   前記第２の絶縁型増幅器の出力側に、電流検出出力回路
   を備えたことを特徴とする請求項２記載の漏電検出装
   置。