JP2011174895A - Electrical leak detector and electrical leak detection unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、漏電検出装置及び漏電検出ユニットに係り、特に高電圧が供給されるコンポーネントにおける漏電を検出する漏電検出装置及び漏電検出ユニットに関するものである。 The present invention relates to a leakage detection device and a leakage detection unit, and more particularly to a leakage detection device and a leakage detection unit for detecting leakage in a component to which a high voltage is supplied.
ハイブリッド自動車、燃料電池車及び電気自動車、プラグインハイブリッド自動車等に適用される車両用電動コンプレッサ等各種コンポーネントは高電圧のバッテリや電源回路(以下、「高電圧電源回路」という)に接続され、この高電圧電源回路によって駆動される。高電圧電源回路は、安全性確保の観点から、車両シャーシに対して絶縁されているが、何らかの不具合により高電圧電源回路と車両シャーシとの間の絶縁が破壊された場合には、重大な事故を招来しかねない。このため、高電圧電源回路に接続された各コンポーネントはもちろん、これらの各コンポーネントを統括する車両システム系統の絶縁低下又は漏電を検出する必要がある。 Various components such as electric compressors for vehicles applied to hybrid vehicles, fuel cell vehicles, electric vehicles, plug-in hybrid vehicles, etc. are connected to high voltage batteries and power supply circuits (hereinafter referred to as “high voltage power supply circuits”). It is driven by a high voltage power supply circuit. The high-voltage power supply circuit is insulated from the vehicle chassis from the viewpoint of ensuring safety. However, if the insulation between the high-voltage power supply circuit and the vehicle chassis is broken due to some malfunction, a serious accident will occur. May be invited. For this reason, it is necessary to detect insulation lowering or electric leakage of the vehicle system system that controls these components as well as the components connected to the high voltage power supply circuit.
このような漏電を検出する技術として、例えば、特許文献1(特開2007−57490号公報)には、所謂カップリングコンデンサ方式と称され、カップリングコンデンサとインピーダンス素子とを通じて交流試験電圧発生回路から高電圧バッテリに交流試験電圧を出力して、測定点における電圧から高電圧回路系の絶縁性能を判定する漏電検出装置が開示されている。また、特許文献2(特開2007−157631号公報)には、漏電検出器により、燃料電池に接続された何れかの高電圧部品において漏電が発生したことを検出し、この検出を受けて部品特定部により各高電圧部品に接続されたリレーの切離と接続を順次行うことにより各高電圧部品の何れが漏電しているかを特定する技術が開示されている。 As a technique for detecting such a leakage, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-57490) is referred to as a so-called coupling capacitor method, and an AC test voltage generation circuit is connected through a coupling capacitor and an impedance element. A leakage detection device is disclosed that outputs an AC test voltage to a high-voltage battery and determines the insulation performance of the high-voltage circuit system from the voltage at the measurement point. Further, in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-157631), a leakage detector detects that a leakage has occurred in any of the high voltage components connected to the fuel cell. A technique for specifying which of the high-voltage components is leaking by sequentially disconnecting and connecting the relays connected to the high-voltage components by the specifying unit is disclosed.
しかしながら、上述した従来の技術、特許文献1に開示された技術では、高電圧回路系に接続された何れかの機器に漏電が生じていることは検出できるが、各機器のうち何れの機器に漏電が生じているのかまでは検出することができないという不具合がある。一方、特許文献2に開示された技術は、各高電圧部品の何れが漏電したかを特定することはできるが、部品点数が多く、重量増加、コスト高及び全ての高電圧部品を制御するためのシステムソフトウェアが複雑化するという問題がある。
However, in the conventional technique described above and the technique disclosed in Patent Document 1, it can be detected that a leakage has occurred in any of the devices connected to the high voltage circuit system. There is a problem that it is impossible to detect whether or not a leakage has occurred. On the other hand, although the technique disclosed in
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、簡便かつ低コストで確実に漏電を検出することのできる漏電検出装置及び漏電検出ユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a leakage detection device and a leakage detection unit capable of reliably detecting a leakage simply and inexpensively.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、高電圧を供給する高電圧電源と、前記高電圧により駆動される複数のコンポーネントと、各該コンポーネントに夫々接続され、該各コンポーネントにおける漏電電流が流れる複数の主コイルと、該主コイルに夫々設けられ、該主コイルに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる複数の漏電検出コイルと、各該漏電検出コイルに流れた電流の電圧値を夫々検出し、該各電圧値が予め定められた閾値以上である場合に、そのコンポーネントにおける漏電を検出する複数の漏電検出回路と、を備えた漏電検出装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention includes a high-voltage power source that supplies a high voltage, a plurality of components driven by the high voltage, a plurality of main coils that are connected to the components and in which a leakage current flows in the components, and the main components A plurality of leakage detection coils, each of which is provided in the coil, and an induced current flows due to a magnetic field generated when the leakage current flows through the main coil, and a voltage value of the current flowing in each of the leakage detection coils is detected, Provided is a leakage detection device including a plurality of leakage detection circuits that detect leakage in a component when each voltage value is equal to or greater than a predetermined threshold.
本発明によれば、各コンポーネントにおいて漏電が生じた場合に、主コイルに漏電電流が流れ、漏電電流が流れたことにより主コイル周辺に磁界が生じる。主コイルに生じた磁界により漏電検出コイルに誘導電流が生じ漏電検出コイルの両端に誘導電流に起因する電圧が生じる。そして、漏電検出回路がこの電圧の電圧値を検出することで、電圧値に応じて当該コンポーネントにおいて漏電が生じたか否かを判断する。このような漏電を検出するための主コイル、漏電検出コイル及び漏電検出回路が複数の各コンポーネントに夫々接続されており、これらの複数の漏電検出回路がそのコンポーネントにおける漏電を検出する。このため、漏電が生じたコンポーネントの特定が容易であると共に、簡便かつ低コストで確実に漏電を検出することができる。 According to the present invention, when a leakage occurs in each component, a leakage current flows through the main coil, and a magnetic field is generated around the main coil due to the leakage current flowing. An induced current is generated in the leakage detection coil due to the magnetic field generated in the main coil, and a voltage caused by the induced current is generated at both ends of the leakage detection coil. Then, the leakage detection circuit detects the voltage value of this voltage to determine whether or not a leakage has occurred in the component according to the voltage value. A main coil, a leakage detection coil, and a leakage detection circuit for detecting such a leakage are connected to each of the plurality of components, and the plurality of leakage detection circuits detect a leakage in the component. For this reason, it is easy to identify the component in which the leakage has occurred, and it is possible to reliably detect the leakage with a simple and low cost.
上記発明において、各前記コンポーネントを制御する制御回路を備え、前記漏電検出回路が、何れかの前記コンポーネントにおける漏電を検出したときに、漏電検出信号を前記制御回路に出力し、前記制御回路が前記漏電検出信号に基づいて、前記コンポーネントを制御することが好ましい。 In the above invention, a control circuit for controlling each of the components is provided, and when the leakage detection circuit detects a leakage in any of the components, a leakage detection signal is output to the control circuit, and the control circuit Preferably, the component is controlled based on a leakage detection signal.
本発明によれば、漏電検出回路により漏電が検出された場合に、漏電が検出されたことを示す漏電検出信号が制御回路に対して出力され、制御回路では、これに基づいて漏電が検出されたコンポーネントの制御を行う。従って、漏電が生じたコンポーネントを保護するよう制御することで、漏電による不具合を当該コンポーネントを含む最小限の範囲にとどめることができる。 According to the present invention, when a leakage is detected by the leakage detection circuit, a leakage detection signal indicating that the leakage has been detected is output to the control circuit, and the control circuit detects the leakage based on this signal. Control the components. Therefore, by controlling so as to protect the component in which the leakage has occurred, it is possible to limit the malfunction caused by the leakage to the minimum range including the component.
また、本発明は、漏電電流が流れる主コイルと、該主コイルに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる漏電検出コイルと、該漏電検出コイルに流れた電流の電圧値を検出し、該電圧値が予め定められた閾値以上である場合に漏電を検出する漏電検出回路と、を備えた漏電検出ユニットを提供する。 The present invention also provides a main coil through which a leakage current flows, a leakage detection coil through which an induced current flows due to a magnetic field generated when the leakage current flows through the main coil, and a voltage value of the current flowing through the leakage detection coil. An earth leakage detection unit comprising: an earth leakage detection circuit that detects and detects an earth leakage when the voltage value is equal to or greater than a predetermined threshold value.
本発明によれば、漏電検出ユニットが適用された機器に漏電が生じた場合に、主コイルに漏電電流が流れ、漏電電流が流れたことにより主コイル周辺に磁界が生じる。主コイルに生じた磁界により漏電検出コイルに誘導電流が生じ漏電検出コイルの両端に誘導電流に起因する電圧が生じる。そして、漏電検出回路がこの電圧の電圧値を検出することで、電圧値に応じて当該機器において漏電が生じたか否かを判断する。このため、漏電が生じたコンポーネントの特定が容易であると共に、簡便かつ低コストで確実に漏電を検出することができる。 According to the present invention, when a leakage occurs in a device to which the leakage detection unit is applied, a leakage current flows through the main coil, and a magnetic field is generated around the main coil due to the leakage current. An induced current is generated in the leakage detection coil due to the magnetic field generated in the main coil, and a voltage caused by the induced current is generated at both ends of the leakage detection coil. Then, the leakage detection circuit detects the voltage value of this voltage to determine whether or not a leakage has occurred in the device according to the voltage value. For this reason, it is easy to identify the component in which the leakage has occurred, and it is possible to reliably detect the leakage with a simple and low cost.
このように、本発明によれば、簡便かつ低コストで確実に漏電を検出することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to reliably detect a leakage at a simple and low cost.
以下に、本発明に係る漏電検出装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においては、漏電検出装置を電気自動車やハイブリッド車等の高電圧電源とその高電圧電源を利用して駆動される高電圧コンポーネントを有する車両に適用した場合について説明する。
図1は、本実施形態に係る漏電検出装置を、高電圧電源を利用して駆動されるコンポーネントに適用した場合の概略構成を示したブロック図である。
Hereinafter, an embodiment of a leakage detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the leakage detection device is applied to a vehicle having a high voltage power source such as an electric vehicle or a hybrid vehicle and a high voltage component driven using the high voltage power source will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration when the leakage detection device according to the present embodiment is applied to a component driven using a high-voltage power supply.
図1に示すように、電気自動車は、電気自動車を構成する各種コンポーネントに対して高電圧を供給する高電圧電源を含む車両高電圧システム1、インバータ一体型の電動コンプレッサ2(以下、単に「コンプレッサ2」という)等に接続され高電圧システム1の高電圧電源により供給される高電圧によって駆動される複数のコンポーネント(図示せず)、及び各コンポーネントに夫々接続されそのコンポーネントの漏電を検出する漏電検出ユニット3を備えている。なお、図1では、特に、漏電検出ユニット3がコンプレッサ2に接続された例を示している。
As shown in FIG. 1, an electric vehicle includes a vehicle high-voltage system 1 including a high-voltage power source that supplies a high voltage to various components constituting the electric vehicle, an inverter-integrated electric compressor 2 (hereinafter simply referred to as “compressor”). 2 ”) and the like, and a plurality of components (not shown) driven by a high voltage supplied by a high voltage power supply of the high voltage system 1, and a leakage current that is connected to each component and detects a leakage of the component. A
上述したように車両高電圧システム1は、コンプレッサ2や、パワステ、電動機、空調機、DCDCコンバータ等の高電圧電源を有する自動車を構成する各種コンポーネント(図示せず)と接続され、これらの各種コンポーネントに対して高電圧を供給する。
As described above, the vehicle high-voltage system 1 is connected to various components (not shown) constituting a vehicle having a high-voltage power source such as a
コンプレッサ2は、コモンモードコイル11、インバータ制御回路12を含むインバータ13、コイル14、コンデンサ15、及び三相出力モータ16を備えている。コモンモードコイル11は、高周波除去フィルタの役割を果たし、車両高電圧システム1のP極側及びN極側に夫々接続された2つのコイル11a,12bを備えている。インバータ制御回路12はインバータ13を制御するものであり、インバータ13に対して所定の制御信号を出力すると共に、後述する漏電検出回路20においてコンプレッサ2の漏電が検出された場合に漏電の状態に応じた制御信号を出力する。
The
インバータ13は、インバータ制御回路12からの制御信号に従って車両高電圧システム1から供給された高電圧の直流電力を交流電力に変換する。インバータ13は、三相出力モータ16に接続されている。車両高電圧システム1から供給された高電圧の直流電力は、インバータ13により交流電力に変換されて、三相出力モータに供給される。そして、交流電力が供給された三相出力モータ16が、所望の動作を行うように駆動、制御される。
The
漏電検出ユニット3は、コイル11a(主コイル)近傍に設けられコイル11aに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる漏電検出コイル19と、この漏電検出コイル19に流れた電流の電圧値に基づいてコンプレッサ2の漏電を検出する漏電検出回路20とを備えている。漏電検出回路20には、電圧値に対する所定の閾値が記憶されており、漏電検出回路20は、漏電検出コイル19に生じた誘導電流による電圧を検出し、この電圧値と閾値とを比較した結果、検出した電圧値が閾値以上である場合に、コンプレッサ2の漏電を検出する。漏電検出回路20は、漏電を検出した場合に、漏電を検出したことを示す漏電検出信号と共に検出した電圧値をインバータ制御回路12に出力する。
The
以下、このように構成された漏電検出装置の作用について説明する。
通常、コンプレッサ2には、車両高電圧システム1からの高電圧電力がインバータ13を介して供給され、この高電圧電力により回転駆動されている。漏電が生じていない状態においては、コモンモードコイル11により各種コンポーネントからのコモンモード系ノイズ放出が抑制される。漏電検出コイル19ではノイズに起因した磁界による誘導電流の電圧値を検出するが、ノイズに起因する誘導電流の電圧値は閾値を越えないため、漏電検出回路20では漏電が検出されない。
Hereinafter, the operation of the leakage detection apparatus configured as described above will be described.
Normally, high voltage power from the vehicle high voltage system 1 is supplied to the
一方、コンプレッサ2に漏電が生じた場合、即ち、例えば、コンプレッサ2のインバータ13等の絶縁性が低下している状態において、車両高電圧システムに人間が触れるなど絶縁劣化又は絶縁破壊が生じた場合に、コンプレッサ2に漏電電流が流れる。このとき、コンプレッサ2に設けられたコモンモードコイル11のコイル11aに漏電電流が流れる。この漏電電流が流れたことによりコイル11a近傍には磁界が生じるので、コイル11a近傍に配置された漏電検出コイル19には誘導電流が生じる。
On the other hand, when electric leakage occurs in the
漏電検出回路20は、漏電検出コイル19に生じた誘導電流の電圧値を検出し、この電圧値と閾値を比較する。漏電検出回路20では、電圧値と閾値との比較の結果、検出した電圧値が閾値以上である場合に、コンプレッサ2に漏電が生じたことを検出して、漏電検出信号と共に検出した電圧値をインバータ制御回路12に出力する。
The
インバータ制御回路12では、漏電検出信号と電圧値とから漏電の状態を判定し、電圧値に応じて、例えば、漏電電流が規定値以下になるまで三相出力モータ16の回転数を低下させたり、コンプレッサ2自体を停止させたりするための制御信号をインバータ13に出力する。インバータ13では、この制御信号に従って三相出力モータ16に出力する電力を調整する。これにより三相出力モータ16は、その回転数を低下させたり、回転を停止したりする。
In the inverter control circuit 12, the state of leakage is determined from the leakage detection signal and the voltage value, and, for example, the rotational speed of the three-
本発明によれば、主コイルとしてのコモンモードコイルに漏電電流が流れた場合に、漏電電流によってコモンモードコイル近傍に生じた磁界により漏電検出コイルに誘導電流が生じ漏電検出コイルの両端に誘導電流に起因する電圧が生じる。そして、漏電検出回路がこの電圧の電圧値を検出することで、電圧値に応じてコンプレッサにおいて漏電が生じたか否かを判断する。各コイルは簡便且つ低価格の部品であるため、簡便かつ低コストで確実に漏電を検出することができる。 According to the present invention, when a leakage current flows through the common mode coil as the main coil, an induced current is generated in the leakage detection coil due to the magnetic field generated in the vicinity of the common mode coil due to the leakage current, and the induced current is generated at both ends of the leakage detection coil. A voltage resulting from is generated. Then, the leakage detection circuit detects the voltage value of this voltage to determine whether or not a leakage has occurred in the compressor according to the voltage value. Since each coil is a simple and low-priced part, it is possible to reliably detect a leakage at a simple and low cost.
また、漏電が検出された場合に、漏電検出回路からの漏電検出信号を受けてインバータ制御回路が、自身(コンプレッサ)を保護するよう制御することで、漏電による不具合を自身を含む最小限の範囲にとどめることができる。さらに、漏電検出コイル及び漏電検出回路が、車両高電圧システム及びコンプレッサに直接接続されていないため、車両高電圧システムの絶縁性が低下することがない。 In addition, when leakage is detected, the inverter control circuit controls to protect itself (compressor) in response to the leakage detection signal from the leakage detection circuit. It can be kept in. Furthermore, since the leakage detection coil and the leakage detection circuit are not directly connected to the vehicle high voltage system and the compressor, the insulation of the vehicle high voltage system does not deteriorate.
また、本発明によれば、車両高電圧システムの絶縁低下の虞が低く、コンプレッサに漏電が生じた場合にも的確に漏電を検出して保護動作を実施することができるため、一般的な電動コンプレッサに使用されるPOEオイルよりも絶縁性が低いがベルト駆動コンプレッサとして広く使用されている安価なPAGオイルを適用することも可能となる。 In addition, according to the present invention, there is a low possibility of a decrease in insulation of the vehicle high-voltage system, and even when a leakage occurs in the compressor, the leakage can be accurately detected and the protection operation can be performed. It is also possible to apply an inexpensive PAG oil that is lower in insulation than the POE oil used in the compressor but is widely used as a belt drive compressor.
なお、上述した実施形態においては、説明の便宜上、コンポーネントの一例としてコンプレッサに漏電検出ユニットが設けられた構成について主に説明したが、車両高電圧システムに接続された他のコンポーネントの夫々に漏電検出ユニットが設けられ、各々のコンポーネントに対して漏電を検出する構成とすることが好ましい。このように構成することにより、漏電検出装置として、何れのコンポーネントにおいて漏電が生じたのかを容易に特定することができる。 In the above-described embodiment, for the sake of convenience of explanation, the configuration in which the leakage detection unit is provided in the compressor as an example of the component has been mainly described. However, the leakage detection is performed for each of the other components connected to the vehicle high voltage system. It is preferable that a unit is provided to detect a leakage in each component. With this configuration, it is possible to easily identify in which component the leakage has occurred as the leakage detection device.
インバータ制御回路12は、上述した構成に限らず、例えばCAN(Control Area Network)やローカル通信を介して、車両を制御する制御システム等のより上位の制御システムに漏電検出信号を更に出力する構成としてもよい。この場合、漏電検出信号を受信した上位の制御システムは、コンプレッサ2に対して駆動停止にかかる制御信号、漏電電流が規定値以下になるまでコンプレッサ2のモータ16の回転数を低下させる制御信号及び高電圧電力の供給を停止する制御信号を出力したり、車両全体に対して高電圧電力の供給を停止する制御信号乃至は車両乗務員へ警報を通知する制御信号等を適宜出力するように構成することができる。
The inverter control circuit 12 is not limited to the configuration described above, and is configured to further output a leakage detection signal to a higher-order control system such as a control system that controls the vehicle via, for example, CAN (Control Area Network) or local communication. Also good. In this case, the host control system that has received the leakage detection signal has a control signal for stopping driving the
1 車両高電圧システム
2 インバータ一体型電動コンプレッサ
3 漏電検出ユニット
11 コモンモードコイル
11a,11b コイル
12 インバータ制御回路
13 インバータ
16 三相出力モータ
19 漏電検出コイル
20 漏電検出回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle
Claims (3)
前記高電圧により駆動される複数のコンポーネントと、
各該コンポーネントに夫々接続され、該各コンポーネントにおける漏電電流が流れる複数の主コイルと、
該主コイルに夫々設けられ、該主コイルに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる複数の漏電検出コイルと、
各該漏電検出コイルに流れた電流の電圧値を夫々検出し、該各電圧値が予め定められた閾値以上である場合に、そのコンポーネントにおける漏電を検出する複数の漏電検出回路と、
を備えた漏電検出装置。 A high voltage power supply for supplying high voltage;
A plurality of components driven by the high voltage;
A plurality of main coils connected to each of the components, and through which a leakage current flows in the components;
A plurality of leakage detection coils each provided in the main coil, wherein an induced current flows due to a magnetic field generated when the leakage current flows in the main coil;
Detecting a voltage value of a current flowing through each of the leakage detection coils, and detecting a leakage in the component when each voltage value is equal to or greater than a predetermined threshold; and
An earth leakage detection device.
前記漏電検出回路が、何れかの前記コンポーネントにおける漏電を検出したときに、漏電検出信号を前記制御回路に出力し、
前記制御回路が前記漏電検出信号に基づいて、前記コンポーネントを制御する請求項1記載の漏電検出装置。 A control circuit for controlling each of the components;
When the leakage detection circuit detects a leakage in any of the components, a leakage detection signal is output to the control circuit,
The leakage detection device according to claim 1, wherein the control circuit controls the component based on the leakage detection signal.
該主コイルに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる漏電検出コイルと、
該漏電検出コイルに流れた電流の電圧値を検出し、該電圧値が予め定められた閾値以上である場合に漏電を検出する漏電検出回路と、
を備えた漏電検出ユニット。
A main coil through which a leakage current flows;
A leakage detection coil in which an induced current flows due to a magnetic field generated when the leakage current flows in the main coil;
A leakage detection circuit that detects a voltage value of a current flowing through the leakage detection coil and detects a leakage when the voltage value is equal to or greater than a predetermined threshold;
Leakage detection unit equipped with.
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2010
- 2010-02-25 JP JP2010041072A patent/JP2011174895A/en active Pending
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