JP2011203187A - Method and apparatus for detecting ground fault - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for detecting ground fault, which can attain miniaturization.SOLUTION: In order to apply a voltage in the opposite direction when a ground fault occurs in an electric circuit, a serial connection circuit of a first detection resistor 13 and a Schottky barrier diode 12 is connected between a high-potential line 10 of a high-voltage battery 4 and a vehicle body GND 8 through a change-over switch 27 so that a voltage in the opposite direction to the Schottky barrier diode 12 is applied. In addition, between a low-potential line 16 and the vehicle body GND as well, a serial connection circuit of a second detection resistor 19 and the Schottky barrier diode 18 is connected in the same way. The change-over switch switches the connection to the high-potential line 10 side or the low-potential line 16 side. Leak currents running through the Schottky barrier diodes 12, 18 are detected by a first and a second voltage sensors 25, 26. Based on the detection results of the leak currents, a control determining part 30 determines and detects a ground fault in an electric circuit.

Description

この発明は、電気回路の地絡検知方法および地絡検知装置に関するものである。   The present invention relates to a ground fault detection method and a ground fault detection device for an electric circuit.

従来、車両に搭載された高圧直流電源のプラス側およびマイナス側に保護抵抗および漏電検出抵抗を設けて、各漏電検出抵抗の一端を車体に対して選択的に接地し、漏電検出抵抗の両端電圧または電流の計測値と高圧直流電源の電圧値とから漏電の有無を判定する漏電検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, protective resistors and leakage detection resistors are provided on the positive and negative sides of a high-voltage DC power supply mounted on a vehicle, and one end of each leakage detection resistor is selectively grounded to the vehicle body. Alternatively, a leakage detection device that determines the presence or absence of leakage from a measured current value and a voltage value of a high-voltage DC power supply is known (see, for example, Patent Document 1).

特許第２８３８４６２号公報Japanese Patent No. 2838462

ところで、従来の地絡検出装置においては漏電検出抵抗への電流を制限するために比較的高抵抗且つ高耐圧の保護抵抗を用いる必要がある。このため保護抵抗が大型化して装置の小型化が困難になっているという課題がある。   By the way, in the conventional ground fault detection device, it is necessary to use a protective resistor having a relatively high resistance and a high breakdown voltage in order to limit the current to the leakage detection resistor. For this reason, there exists a subject that protection resistance becomes large and size reduction of an apparatus becomes difficult.

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、装置の小型化を図ることが可能な地絡検知方法および地絡検知装置を提供するものである。   This invention is made in view of the said situation, and provides the ground fault detection method and ground fault detection apparatus which can achieve size reduction of an apparatus.

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、電気回路（例えば、実施形態における電気回路２）が地絡したことを検知する地絡検知方法であって、前記電気回路が地絡した際に逆方向の電圧が印加される向きで前記電気回路と接地（例えば、実施形態における車体ＧＮＤ８）との間に接続されたショットキーバリアダイオード（例えば、実施形態における第１ショットキーバリアダイオード１２、第２ショットキーバリアダイオード１８）のリーク電流を検出し、該リーク電流の検出結果に基づき前記電気回路の地絡を検知することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a ground fault detection method for detecting that a ground fault has occurred in an electrical circuit (for example, the electrical circuit 2 in the embodiment), wherein the electrical circuit includes: A Schottky barrier diode (for example, the first Schottky in the embodiment) connected between the electric circuit and the ground (for example, the vehicle body GND8 in the embodiment) in a direction in which a reverse voltage is applied when a ground fault occurs. A leakage current of the barrier diode 12 and the second Schottky barrier diode 18) is detected, and a ground fault of the electric circuit is detected based on a detection result of the leakage current.

請求項２に記載した発明は、電気回路の地絡を検知する地絡検知装置において、前記電気回路と接地（例えば、実施形態における車体ＧＮＤ８）との間に地絡検出手段（例えば、実施形態における第１検知抵抗１３、第１電圧センサ２５、第２検知抵抗１９、第２電圧センサ２６、切替スイッチ２７、および制御判定部３０により構成される）を設け、該地絡検出手段には、前記電気回路の地絡発生時に逆方向の電圧が印加される向きでショットキーバリアダイオード（例えば、実施形態における第１ショットキーバリアダイオード１２、第２ショットキーバリアダイオード１８）を直列に接続して設け、前記地絡検出手段は、前記ショットキーバリアダイオードのリーク電流を検出し、該リーク電流の検出結果に基づき前記電気回路の地絡を検知することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a ground fault detection device for detecting a ground fault of an electric circuit, wherein a ground fault detecting means (for example, an embodiment) is provided between the electric circuit and ground (for example, the vehicle body GND8 in the embodiment). The first detection resistor 13, the first voltage sensor 25, the second detection resistor 19, the second voltage sensor 26, the changeover switch 27, and the control determination unit 30). A Schottky barrier diode (for example, the first Schottky barrier diode 12 and the second Schottky barrier diode 18 in the embodiment) is connected in series in a direction in which a reverse voltage is applied when a ground fault occurs in the electric circuit. The ground fault detecting means detects a leak current of the Schottky barrier diode, and based on a detection result of the leak current, a ground fault of the electric circuit is provided. Characterized in that it detects.

請求項３に記載した発明は、請求項２に記載の発明において、前記電気回路は直流回路であって、前記直流回路の高電位側ライン（例えば、実施形態におけるプラスライン１０）にカソードが接続された第１ショットキーバリアダイオード（例えば、実施形態における第１ショットキーバリアダイオード１２）と、前記直流回路の低電位側ライン（例えば、実施形態におけるマイナスライン１６）にアノードが接続された第２ショットキーバリアダイオード（例えば、実施形態における第２ショットキーバリアダイオード１８）とを備え、前記地絡検出手段は、前記第１ショットキーバリアダイオードと直列に接続される第１検知抵抗（例えば、実施形態における第１検知抵抗１３）と、前記第２ショットキーバリアダイオードと直列に接続される第２検知抵抗（例えば、実施形態における第２検知抵抗１９）と、前記第１検知抵抗と前記第１ショットキーバリアダイオードとが直列接続された回路（例えば、実施形態におけるプラス側検知回路２２）および前記第２検知抵抗側と前記第２ショットキーバリアダイオードとが直列接続された回路（例えば、実施形態におけるマイナス側検知回路２３）を交互に接地へ接続する切替スイッチ（例えば、実施形態における切替スイッチ２７）とを備えることを特徴とする。   The invention described in claim 3 is the invention described in claim 2, wherein the electric circuit is a DC circuit, and a cathode is connected to a high potential side line (for example, the plus line 10 in the embodiment) of the DC circuit. A second Schottky barrier diode (for example, the first Schottky barrier diode 12 in the embodiment) and an anode connected to the low potential side line (for example, the minus line 16 in the embodiment) of the DC circuit. The ground fault detecting means is connected to the first Schottky barrier diode in series with the first sensing resistor (for example, the implementation), and a Schottky barrier diode (for example, the second Schottky barrier diode 18 in the embodiment). Connected in series with the first sensing resistor 13) and the second Schottky barrier diode A second sensing resistor (for example, the second sensing resistor 19 in the embodiment), a circuit in which the first sensing resistor and the first Schottky barrier diode are connected in series (for example, the plus-side sensing circuit 22 in the embodiment) ) And a switch (for example, in the embodiment) that alternately connects a circuit (for example, the minus side detection circuit 23 in the embodiment) in which the second detection resistor side and the second Schottky barrier diode are connected in series to the ground. And a changeover switch 27).

請求項４に記載した発明は、請求項２に記載の発明において、前記電気回路は交流回路であって、該交流回路の各相のライン（例えば、実施形態におけるＵ相ラインＬｕ、Ｖ相ラインＬｖ、ｗ相ラインＬｗ）と接地との間にショットキーバリアダイオード（例えば、実施形態におけるショットキーバリアダイオード４０ｕ，４０ｖ，４０ｗ）を設け、前記地絡検出手段は、前記ショットキーバリアダイオードと直列接続される検知抵抗（例えば、実施形態における検知抵抗４１ｕ，４１ｖ，４１ｗ）を備えることを特徴とする。   The invention described in claim 4 is the invention described in claim 2, wherein the electric circuit is an AC circuit, and each phase line of the AC circuit (for example, the U-phase line Lu and the V-phase line in the embodiment). Lv, w-phase line Lw) and a ground are provided with a Schottky barrier diode (for example, Schottky barrier diodes 40u, 40v, 40w in the embodiment), and the ground fault detection means is in series with the Schottky barrier diode. It is characterized by including a sensing resistor to be connected (for example, the sensing resistors 41u, 41v, 41w in the embodiment).

請求項１に記載した発明によれば、電気回路が地絡した場合にショットキーバリアダイオードに逆方向の電圧が印加されてリーク電流が流れるため、このリーク電流を利用することで、従来の高耐圧・高抵抗の保護抵抗を用いて電流を制限する場合と同様に、地絡検出に用いる電流値を比較的小さく制限することができ、したがって、従来の保護抵抗と比較してより小型なショットキーバリアダイオードを用いる分だけ装置の小型化を図ることができる効果がある。   According to the first aspect of the present invention, when the electric circuit is grounded, a reverse voltage is applied to the Schottky barrier diode and a leakage current flows. The current value used for ground fault detection can be limited to a relatively small value as in the case of limiting the current using a withstand voltage / high resistance protection resistor, and therefore a smaller shot compared to the conventional protection resistor. There is an effect that the size of the device can be reduced by using the key barrier diode.

請求項２に記載した発明によれば、地絡検出手段にショットキーバリアダイオードを直列接続することで、電気回路が地絡した際に、地絡箇所から接地を介して地絡検出手段およびショットキーバリアダイオードを経由して電気回路に至る閉回路が形成され、ショットキーバリアダイオードに逆方向の電圧が印加されてリーク電流が流れるので、このリーク電流が地絡検出手段に検知されて電気回路の地絡を検知することができる。したがって、従来の高耐圧・高抵抗の保護抵抗を用いて電流を制限する場合と同様に、地絡検出に用いる電流値を比較的小さく制限しつつ、従来の保護抵抗と比較してより小型なショットキーバリアダイオードを用いる分だけ装置の小型化を図ることができる効果がある。   According to the invention described in claim 2, by connecting a Schottky barrier diode in series with the ground fault detecting means, when the electric circuit is grounded, the ground fault detecting means and the shot are grounded from the ground fault location via the ground. A closed circuit that reaches the electrical circuit via the key barrier diode is formed, and a reverse current is applied to the Schottky barrier diode to cause a leakage current. This leakage current is detected by the ground fault detection means and the electrical circuit. Can be detected. Therefore, as in the case of limiting the current using a conventional high withstand voltage / high resistance protection resistor, the current value used for ground fault detection is limited to a relatively small size while being smaller than the conventional protection resistor. There is an effect that the apparatus can be miniaturized by the amount of using the Schottky barrier diode.

請求項３に記載した発明によれば、請求項２に記載の発明において、電気回路が直流回路である場合に、切替スイッチにより第１検知抵抗側の回路と第２検知抵抗側の回路とを切替えて、直流回路の高電位側の地絡と低電位側の地絡とを交互に検知することができるため、常に第１検知抵抗側の回路と第２検知抵抗側の回路とを接地に接続する場合と比較して、地絡検知による無駄な電力消費を抑制することができる効果がある。   According to the invention described in claim 3, in the invention described in claim 2, when the electric circuit is a DC circuit, the circuit on the first detection resistor side and the circuit on the second detection resistor side are switched by the changeover switch. By switching, it is possible to alternately detect a ground fault on the high potential side and a ground fault on the low potential side of the DC circuit, so that the circuit on the first detection resistor side and the circuit on the second detection resistor side are always grounded. Compared to the case of connection, there is an effect that wasteful power consumption due to ground fault detection can be suppressed.

請求項４に記載した発明によれば、請求項２に記載の発明において、交流回路においても同様にショットキーバリアダイオードのリーク電流に基づき地絡検知を行うことができる効果がある。   According to the invention described in claim 4, in the invention described in claim 2, there is an effect that the ground fault can be detected based on the leakage current of the Schottky barrier diode in the AC circuit as well.

本発明の実施形態における地絡検知装置の適用箇所を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the application location of the ground fault detection apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるショットキーバリアダイオード周辺の拡大図である。It is an enlarged view of a Schottky barrier diode periphery in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるプラスライン地絡時の電流の流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the electric current at the time of plus line ground fault in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるマイナスライン地絡時の電流の流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of the electric current at the time of the minus line ground fault in the embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例における図１に相当する回路図である。It is a circuit diagram equivalent to FIG. 1 in the other Example of this invention. 本発明の他の実施例における図２に相当する回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram corresponding to FIG. 2 in another embodiment of the present invention.

次に、この発明の実施形態における地絡検知方法および地絡検知装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、この実施形態の地絡検知装置１により地絡検知が行われる電気回路２の回路構成を示している。この電気回路２は、例えばハイブリッド自動車等の車両の駆動用のモータ３へ電力を供給する回路であって、直流電源である高圧バッテリ４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ５と、ＰＤＵ（Power Drive Unit）６とをそれぞれ備えている。 Next, a ground fault detection method and a ground fault detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a circuit configuration of an electric circuit 2 in which ground fault detection is performed by the ground fault detection device 1 of this embodiment. The electric circuit 2 is a circuit that supplies electric power to a motor 3 for driving a vehicle such as a hybrid vehicle, for example, and includes a high voltage battery 4 that is a DC power source, a DC-DC converter 5, and a PDU (Power Drive Unit). 6 and 6 respectively.

ＤＣ−ＤＣコンバータ５は、車両の制御装置（不図示）からの制御信号に基づき駆動され、モータ３の駆動時には高圧バッテリ４の端子間電圧を所定の電圧値まで昇圧してＰＤＵ６へ供給すると共に、モータ３の回生作動時にはＰＤＵ６の直流の端子間電圧を降圧して高圧バッテリ４を充電する。   The DC-DC converter 5 is driven based on a control signal from a vehicle control device (not shown). When the motor 3 is driven, the inter-terminal voltage of the high voltage battery 4 is boosted to a predetermined voltage value and supplied to the PDU 6. During the regenerative operation of the motor 3, the DC terminal voltage of the PDU 6 is stepped down to charge the high voltage battery 4.

ＰＤＵ６は、例えばＤＣブラシレスモータ等のモータ３を駆動する駆動回路としてパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータなどを備え、車両の制御装置から出力されるＰＷＭ信号に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ５から出力される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のステータ巻線への通電を順次転流させることで、各相のステータ巻線に交流の３相電流を通電する。一方、例えばモータ３の回生作動時には、モータ３から出力される３相交流電力を直流電力に変換してＤＣ−ＤＣコンバータ５へ出力して高圧バッテリ４の充電を行う。   The PDU 6 includes, for example, a PWM inverter by pulse width modulation (PWM) as a drive circuit for driving the motor 3 such as a DC brushless motor, and the like from the DC-DC converter 5 according to a PWM signal output from a vehicle control device. The output DC power is converted into three-phase AC power, and the three-phase stator windings are sequentially commutated, thereby passing an AC three-phase current through the stator windings of each phase. On the other hand, at the time of regenerative operation of the motor 3, for example, the three-phase AC power output from the motor 3 is converted into DC power and output to the DC-DC converter 5 to charge the high voltage battery 4.

図２は、上述した電気回路２と、車両の基準電位（グラウンド）として利用される車体（以下、車体ＧＮＤと称す）８との間に設けられた地絡検知装置１の回路構成を示している。なお、この地絡検知装置１は、高圧バッテリ４とＤＣ−ＤＣコンバータ５との間の電気回路、および、ＤＣ−ＤＣコンバータ５とＰＤＵ６との間の電気回路（図１中、二点鎖線で囲んだ２箇所の回路）のうち少なくとも何れか一方に設けられる。この実施形態では高圧バッテリ４とＤＣ−ＤＣコンバータ５との間に地絡検知装置１が配置される場合を一例に説明する。   FIG. 2 shows a circuit configuration of the ground fault detection apparatus 1 provided between the electric circuit 2 described above and a vehicle body (hereinafter referred to as a vehicle body GND) 8 used as a reference potential (ground) of the vehicle. Yes. The ground fault detection device 1 includes an electric circuit between the high voltage battery 4 and the DC-DC converter 5 and an electric circuit between the DC-DC converter 5 and the PDU 6 (in FIG. 1, a two-dot chain line). At least one of the two enclosed circuits). In this embodiment, a case where the ground fault detection device 1 is arranged between the high voltage battery 4 and the DC-DC converter 5 will be described as an example.

高圧バッテリ４のプラス端子９に接続されたプラスライン１０と車体ＧＮＤ８との間には、第１ショットキーバリアダイオード１２と地絡検知手段を構成する第１検知抵抗１３とが直列に接続されている。また高圧バッテリ４のマイナス端子１５に接続されたマイナスライン１６と車体ＧＮＤ８との間には、第２ショットキーバリアダイオード１８と地絡検知手段を構成する第２検知抵抗１９とが直列に接続されている。   Between the plus line 10 connected to the plus terminal 9 of the high-voltage battery 4 and the vehicle body GND 8, a first Schottky barrier diode 12 and a first detection resistor 13 constituting a ground fault detection means are connected in series. Yes. A second Schottky barrier diode 18 and a second detection resistor 19 constituting a ground fault detection means are connected in series between the negative line 16 connected to the negative terminal 15 of the high-voltage battery 4 and the vehicle body GND8. ing.

第１ショットキーバリアダイオード１２の向きは、プラスライン１０側がカソード、車体ＧＮＤ８側がアノードとなっており、第２ショットキーバリアダイオード１８の向きは、マイナスライン１６側がアノード、車体ＧＮＤ８側がカソードとなっている。つまり、第１ショットキーバリアダイオード１２および第２ショットキーバリアダイオード１８は、電気回路２の高電位側にカソード、低電位側にアノードが配置されたいわゆる逆方向の接続になっている。これら第１ショットキーバリアダイオード１２および第２ショットキーバリアダイオード１８は、ともにＳｉＣ（シリコンカーバイト）等のワイドギャップ半導体を用いて形成されたものであり高耐圧という優れた特性を有している。   The direction of the first Schottky barrier diode 12 is the cathode on the plus line 10 side, and the anode is on the vehicle body GND 8 side. The direction of the second Schottky barrier diode 18 is the anode on the minus line 16 side and the cathode on the vehicle body GND 8 side. Yes. That is, the first Schottky barrier diode 12 and the second Schottky barrier diode 18 are connected in a so-called reverse direction in which the cathode is arranged on the high potential side of the electric circuit 2 and the anode is arranged on the low potential side. Both the first Schottky barrier diode 12 and the second Schottky barrier diode 18 are formed using a wide gap semiconductor such as SiC (silicon carbide) and have excellent characteristics such as a high breakdown voltage. .

第１ショットキーバリアダイオード１２および第１検知抵抗１３が直列接続された回路部分（以下、単にプラス側検知回路と称す）２２と、第２ショットキーバリアダイオード１８および第２検知抵抗１９が直列接続された回路部分（以下、単にマイナス側検知回路と称す）２３との車体ＧＮＤ８側には、これらプラス側検知回路２２およびマイナス側検知回路２３を交互に車体ＧＮＤ８に接続する単極双投タイプの切替スイッチ２７が介装されている。この切替スイッチ２７は、車両に搭載された電子制御装置（不図示）の一部を構成する制御判定部３０の制御信号に従って一定周期で切り替わるようになっている。   A circuit portion (hereinafter simply referred to as a positive side detection circuit) 22 in which the first Schottky barrier diode 12 and the first detection resistor 13 are connected in series, and the second Schottky barrier diode 18 and the second detection resistor 19 are connected in series. A single-pole double-throw type in which the positive side detection circuit 22 and the negative side detection circuit 23 are alternately connected to the vehicle body GND 8 on the vehicle body GND 8 side with the circuit portion (hereinafter simply referred to as a negative side detection circuit) 23. A changeover switch 27 is interposed. The changeover switch 27 is switched at a constant period according to a control signal of a control determination unit 30 that constitutes a part of an electronic control device (not shown) mounted on the vehicle.

また第１検知抵抗１３と第２検知抵抗１９とは、それぞれに流れる電流を電圧変換するいわゆるシャント抵抗として機能するため、比較的低い抵抗値（例えば、１Ω程度）を有し、第１検知抵抗１３にはその端子間電圧を測定する第１電圧センサ２５が取り付けられ、第２検知抵抗１９にはその端子間電圧を測定する第２電圧センサ２６が取り付けられている。これら第１電圧センサ２５および第２電圧センサ２６により測定された結果は制御判定部３０に入力される。   Further, the first detection resistor 13 and the second detection resistor 19 function as so-called shunt resistors that convert the current flowing therethrough into a voltage, and therefore have a relatively low resistance value (for example, about 1Ω). A first voltage sensor 25 for measuring the voltage between the terminals is attached to 13, and a second voltage sensor 26 for measuring the voltage between the terminals is attached to the second detection resistor 19. The results measured by the first voltage sensor 25 and the second voltage sensor 26 are input to the control determination unit 30.

制御判定部３０は、切替スイッチ２７の切替制御を行い、プラス側検知回路２２が車体ＧＮＤ８に接続されるタイミングで第１電圧センサ２５により測定された結果に基づいて電気回路２のマイナスライン１６の地絡を検知する。また、制御判定部３０は、マイナス側検知回路２３が車体ＧＮＤ８に接続されるタイミングで第２電圧センサ２６により測定された結果に基づいて電気回路２のプラスライン１０の地絡を検知する。より具体的には、制御判定部３０は、例えば第１電圧センサ２５により測定された電圧が予め設定された所定の電圧値よりも大きい場合にマイナスライン１６の地絡を検知し、第２電圧センサ２６により測定された電圧が予め設定された所定の電圧値よりも大きい場合にプラスライン１０の地絡を検知する。そして、地絡を検知すると、車両のインスツルメントパネルに配置される警告灯等による報知制御を行う。なお、上述した第１検知抵抗１３、第２検知抵抗１９、第１電圧センサ２５、第２電圧センサ２６、切替スイッチ２７、および、制御判定部３０によって地絡検知手段が構成されている。   The control determination unit 30 performs the switching control of the changeover switch 27, and based on the result measured by the first voltage sensor 25 at the timing when the plus side detection circuit 22 is connected to the vehicle body GND8, the negative line 16 of the electric circuit 2 is controlled. Detect a ground fault. Further, the control determination unit 30 detects the ground fault of the plus line 10 of the electric circuit 2 based on the result measured by the second voltage sensor 26 at the timing when the minus side detection circuit 23 is connected to the vehicle body GND8. More specifically, the control determination unit 30 detects the ground fault of the negative line 16 when the voltage measured by the first voltage sensor 25 is larger than a predetermined voltage value set in advance, for example, and the second voltage When the voltage measured by the sensor 26 is larger than a predetermined voltage value set in advance, the ground fault of the plus line 10 is detected. And if a ground fault is detected, alerting | reporting control by the warning lamp etc. which are arrange | positioned at the instrument panel of a vehicle will be performed. The first detection resistor 13, the second detection resistor 19, the first voltage sensor 25, the second voltage sensor 26, the changeover switch 27, and the control determination unit 30 constitute a ground fault detection unit.

この実施形態の地絡検知装置１は上述した構成を備えており、次に、この地絡検知装置１の動作について図３、図４を参照しながら説明する。なお、図３、図４において地絡箇所ｔを等価的に地絡抵抗（図２中、破線で示す）および車体ＧＮＤ８とで示している。
ここで、プラスライン１０およびマイナスライン１６の何れにも地絡が生じていない正常状態の場合には、上述したプラス側検知回路２２およびマイナス側検知回路２３はそれぞれ閉回路を形成しないため高圧バッテリ４の電流が回り込むことは無く、回路電流が略ゼロの状態になっている。なお、図示都合上、図３、図４では制御判定部３０を省略している。 The ground fault detection apparatus 1 of this embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of the ground fault detection apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 and 4, the ground fault location t is equivalently indicated by the ground fault resistance (indicated by a broken line in FIG. 2) and the vehicle body GND 8.
Here, in the normal state where no ground fault has occurred in any of the plus line 10 and the minus line 16, the above-described plus-side detection circuit 22 and minus-side detection circuit 23 do not form a closed circuit, and thus a high voltage battery. 4 does not sneak in, and the circuit current is substantially zero. For convenience of illustration, the control determination unit 30 is omitted in FIGS. 3 and 4.

図３に示すように、マイナスライン１６が車体ＧＮＤ８に地絡した場合、地絡箇所ｔが切替スイッチ２７に接続されている車体ＧＮＤ８と電気的に接続されるため、切替スイッチ２７がプラス側検知回路２２に接続されている間、高圧バッテリ４のプラス端子９から、プラスライン１０、第１ショットキーバリアダイオード１２、第１検知抵抗１３、切替スイッチ２７、車体ＧＮＤ８、地絡箇所ｔ、および、マイナスライン１６を経由して高圧バッテリ４のマイナス端子１５へ至る閉回路が形成される。すると、第１ショットキーバリアダイオード１２に、主に高圧バッテリ４の端子電圧に起因する逆電圧が印加されて、上記閉回路に第１ショットキーバリアダイオード１２のリーク電流分だけ回路電流が流れる。そして、このリーク電流が第１検知抵抗１３を流れることで、第１電圧センサ２５により測定される第１検知抵抗１３の端子間電圧が上昇して所定の電圧値を超えるため、制御判定部３０によって地絡が検知されることとなる。   As shown in FIG. 3, when the negative line 16 is grounded to the vehicle body GND 8, since the ground fault location t is electrically connected to the vehicle body GND 8 connected to the changeover switch 27, the changeover switch 27 detects the positive side. While being connected to the circuit 22, from the positive terminal 9 of the high voltage battery 4, the positive line 10, the first Schottky barrier diode 12, the first detection resistor 13, the changeover switch 27, the vehicle body GND8, the ground fault point t, and A closed circuit is formed through the minus line 16 to the minus terminal 15 of the high voltage battery 4. Then, a reverse voltage mainly caused by the terminal voltage of the high-voltage battery 4 is applied to the first Schottky barrier diode 12, and a circuit current flows through the closed circuit by the amount of the leakage current of the first Schottky barrier diode 12. Since the leakage current flows through the first detection resistor 13, the voltage across the first detection resistor 13 measured by the first voltage sensor 25 rises and exceeds a predetermined voltage value. The ground fault is detected by.

一方、図４に示すように、プラスライン１０が車体ＧＮＤ８に地絡した場合、地絡箇所ｔが切替スイッチ２７に接続されている車体ＧＮＤ８と電気的に接続されるため、切替スイッチ２７がマイナス側検知回路２３に接続されている間、高圧バッテリ４のプラス端子９から、プラスライン１０、地絡箇所ｔ、車体ＧＮＤ８、切替スイッチ２７、第２検知抵抗１９、第２ショットキーバリアダイオード１８、および、マイナスライン１６を経由して高圧バッテリ４のマイナス端子１５へ至る閉回路が形成される。すると、第２ショットキーバリアダイオード１８に、主に高圧バッテリ４の端子電圧に起因する逆電圧が印加されて、上記閉回路に第２ショットキーバリアダイオード１８のリーク電流分だけ回路電流が流れる。このリーク電流が第２検知抵抗１９を流れることで、第１電圧センサ２５により測定される第２検知抵抗１９の端子間電圧が上昇して所定の電圧値を超えるため、制御判定部３０によって地絡が検知されることとなる。   On the other hand, as shown in FIG. 4, when the plus line 10 is grounded to the vehicle body GND 8, the ground fault location t is electrically connected to the vehicle body GND 8 connected to the changeover switch 27. While being connected to the side detection circuit 23, from the positive terminal 9 of the high voltage battery 4, the positive line 10, the ground fault location t, the vehicle body GND 8, the changeover switch 27, the second detection resistor 19, the second Schottky barrier diode 18, In addition, a closed circuit that reaches the minus terminal 15 of the high-voltage battery 4 via the minus line 16 is formed. Then, a reverse voltage mainly caused by the terminal voltage of the high voltage battery 4 is applied to the second Schottky barrier diode 18, and a circuit current flows through the closed circuit by the amount of the leakage current of the second Schottky barrier diode 18. Since this leakage current flows through the second detection resistor 19, the voltage between the terminals of the second detection resistor 19 measured by the first voltage sensor 25 rises and exceeds a predetermined voltage value. An entanglement will be detected.

したがって、上述した実施形態における地絡検知装置１によれば、第１検知抵抗１３に第１ショットキーバリアダイオード１２を直列接続し、第２検知抵抗１９に第２ショットキーバリアダイオード１８を直列接続することで、電気回路２が車体ＧＮＤ８へ地絡した際に、地絡箇所ｔから車体ＧＮＤ８を介して第１検知抵抗１３に直列接続された第１ショットキーバリアダイオード１２、または、第２検知抵抗１９に直列接続された第２検知抵抗１９を経由する閉回路が形成されて、第１ショットキーバリアダイオード１２または第２ショットキーバリアダイオード１８に逆方向の電圧が印加されてリーク電流が流れ、このリーク電流が第１検知抵抗１３または第２検知抵抗１９に流れてその端子電圧が上昇すると制御判定部３０により電気回路２の地絡が検知されるため、従来の高耐圧・高抵抗の保護抵抗を用いて電流を制限する場合と同様に、地絡検出に用いる電流値を比較的小さく制限しつつ、従来の保護抵抗と比較してより小型なショットキーバリアダイオードを用いる分だけ装置の小型化を図ることができる。   Therefore, according to the ground fault detection device 1 in the above-described embodiment, the first Schottky barrier diode 12 is connected in series to the first detection resistor 13, and the second Schottky barrier diode 18 is connected in series to the second detection resistor 19. Thus, when the electric circuit 2 is grounded to the vehicle body GND8, the first Schottky barrier diode 12 connected in series from the ground fault point t to the first detection resistor 13 via the vehicle body GND8, or the second detection. A closed circuit is formed via a second detection resistor 19 connected in series to the resistor 19, and a reverse voltage is applied to the first Schottky barrier diode 12 or the second Schottky barrier diode 18 to cause a leakage current to flow. When the leakage current flows through the first detection resistor 13 or the second detection resistor 19 and the terminal voltage rises, the control determination unit 30 Since the ground fault of the road 2 is detected, the current value used for ground fault detection is restricted to a relatively small value as in the case of limiting the current using the conventional high withstand voltage / high resistance protective resistor. The size of the device can be reduced by using a smaller Schottky barrier diode compared to the protective resistor.

また、切替スイッチ２７により第１検知抵抗１３側のプラス側検知回路２２と第２検知抵抗１９側のマイナス側検知回路２３とを交互に切替えて、直流回路のプラスライン１０の地絡とマイナスライン１６の地絡とを交互に検知することができるため、常にプラス側検知回路２２とマイナス側検知回路２３とを車体ＧＮＤ８に接続させる場合と比較して、地絡検知による無駄な電力消費を抑制することができる。   Further, the changeover switch 27 alternately switches the positive side detection circuit 22 on the first detection resistor 13 side and the negative side detection circuit 23 on the second detection resistor 19 side, so that the ground fault and the negative line of the positive line 10 of the DC circuit are switched. Since 16 ground faults can be detected alternately, wasteful power consumption due to ground fault detection is suppressed compared to the case where the positive side detection circuit 22 and the negative side detection circuit 23 are always connected to the vehicle body GND 8. can do.

なお、上述した実施形態の地絡検知装置１は、電気回路２の直流回路の地絡を検知する一例を示していたが、この構成に限られず、図５に示すＰＤＵ６とモータ３との間の電気回路のような交流回路にも適用することができる。以下、この発明の他の実施例について図５，６を参照しながら説明する。
図５、図６に示すようにＰＤＵ６は、Ｕ相ラインＬｕ、Ｖ相ラインＬｖおよびＷ相ラインＬｗからなる３相交流電力を供給するための交流回路（図５中、二点鎖線で示す回路）を介してＤＣブラシレスモータなどのモータ３に接続されている。 In addition, although the ground fault detection apparatus 1 of embodiment mentioned above has shown an example which detects the ground fault of the DC circuit of the electric circuit 2, it is not restricted to this structure, Between PDU6 shown in FIG. The present invention can also be applied to an AC circuit such as an electric circuit. Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 5 and 6, the PDU 6 is an AC circuit for supplying three-phase AC power including a U-phase line Lu, a V-phase line Lv, and a W-phase line Lw (a circuit indicated by a two-dot chain line in FIG. 5). ) To a motor 3 such as a DC brushless motor.

これらＵ相ラインＬｕと車体ＧＮＤ８との間には、ショットキーバリアダイオード４０ｕと検知抵抗４１ｕとが直列接続され、Ｖ相ラインＬｖと車体ＧＮＤ８との間には、ショットキーバリアダイオード４０ｖと検知抵抗４１ｖとが直列接続され、Ｗ相ラインＬｗと車体ＧＮＤ８との間には、ショットキーバリアダイオード４０ｗと検知抵抗４１ｗとが直列接続されてそれぞれ設けられている。そして、各相の検知抵抗４１ｕ，４１ｖ，４１ｗには両端電圧を測定する電圧センサ４２ｕ，４２ｖ，４２ｗがそれぞれ取り付けられ、これら電圧センサ４２ｕ，４２ｖ，４２ｗの測定結果が上述した実施形態の制御判定部３０の場合と同様の検知制御判定部（不図示）に入力される。そして、これら電圧センサ４２ｕ，４２ｖ，４２ｗの測定結果に基づいて検知制御判定部により各相ラインＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの地絡が検知される。なお、上述した検知制御判定部は、上述した制御判定部３０から切替スイッチ２７の切替制御を行う機能を省いたものである。そして、上述した検知抵抗４１ｕ，４１ｖ，４１ｗと検知制御判定部とにより地絡検知手段が構成される。   A Schottky barrier diode 40u and a detection resistor 41u are connected in series between the U-phase line Lu and the vehicle body GND8, and a Schottky barrier diode 40v and the detection resistor are connected between the V-phase line Lv and the vehicle body GND8. 41v is connected in series, and a Schottky barrier diode 40w and a detection resistor 41w are connected in series between the W-phase line Lw and the vehicle body GND8, respectively. Then, voltage sensors 42u, 42v, and 42w for measuring voltages at both ends are respectively attached to the detection resistors 41u, 41v, and 41w of each phase, and the measurement results of these voltage sensors 42u, 42v, and 42w are control determinations of the above-described embodiment. Input to a detection control determination unit (not shown) similar to that of the unit 30. And the ground fault of each phase line Lu, Lv, Lw is detected by the detection control determination part based on the measurement result of these voltage sensors 42u, 42v, 42w. In addition, the detection control determination unit described above omits the function of performing the switching control of the changeover switch 27 from the control determination unit 30 described above. The detection resistors 41u, 41v, 41w and the detection control determination unit described above constitute a ground fault detection means.

Ｕ相ラインＬｕ、Ｖ相ラインＬｖおよびＷ相ラインＬｗのうち、Ｕ相ラインＬｕに地絡が発生した場合を一例に説明すると、地絡箇所ｔ（不図示）を介してＶ相やＷ相に設けられたショットキーバリアダイオード４０ｖ，４０ｗに逆電圧が印加される。そして、これらショットキーバリアダイオード４０ｖ，４０ｗのリーク電流がＵ相やＷ相の検知抵抗４１ｖ，４１ｗを流過した後、Ｕ相ラインＬｕの地絡箇所ｔからＰＤＵ６にリターンされることとなる。そして、リーク電流の流過により検知抵抗４１ｖ，４１ｗの端子電圧が上昇し、この端子電圧の上昇が電圧センサ４２ｖ，４２ｗを介して検知制御判定部へ入力されて、検知制御判定部によって地絡が検知される。なお、Ｖ相ラインＬｖに地絡が発生した場合、およびＷ相ラインＬｗに地絡が発生した場合の作用についてはＵ相、Ｖ相、Ｗ相がそれぞれ入れ替わるだけであり上述したＵ相ラインＬｕの場合と同様な作用になる。   Of the U-phase line Lu, the V-phase line Lv, and the W-phase line Lw, a case where a ground fault has occurred in the U-phase line Lu will be described as an example. The V-phase and W-phase are connected via a ground fault location t (not shown). A reverse voltage is applied to the Schottky barrier diodes 40v and 40w provided in FIG. After the leakage currents of these Schottky barrier diodes 40v and 40w flow through the U-phase and W-phase detection resistors 41v and 41w, they are returned to the PDU 6 from the ground fault location t of the U-phase line Lu. Then, the terminal voltage of the detection resistors 41v and 41w increases due to the leakage current, and the increase in the terminal voltage is input to the detection control determination unit via the voltage sensors 42v and 42w, and the ground fault is detected by the detection control determination unit. Is detected. Note that when the ground fault occurs in the V-phase line Lv and when the ground fault occurs in the W-phase line Lw, only the U-phase, the V-phase, and the W-phase are interchanged. The same effect as in the case of.

したがって、上述した他の実施例によれば、交流回路の地絡を検知する場合に、ショットキーバリアダイオード４０ｕ，４０ｖ，４０ｗにより比較的小さいリーク電流を検知抵抗４１ｕ，４１ｖ，４１ｗに流すことができるため、上述した直流回路の地絡検知と同様に、リーク電流による電圧降下に基づき各相ラインＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの地絡を検知することができる。   Therefore, according to the other embodiments described above, when detecting a ground fault in an AC circuit, a relatively small leakage current can be caused to flow through the detection resistors 41u, 41v, 41w by the Schottky barrier diodes 40u, 40v, 40w. Therefore, the ground faults of the respective phase lines Lu, Lv, and Lw can be detected based on the voltage drop due to the leakage current, similarly to the ground fault detection of the DC circuit described above.

なお、上述した実施形態および他の実施例では、地絡検知装置を自動車等の車両に搭載された電気回路に適用し、車体ＧＮＤへの地絡を検知する場合について説明したが、この発明の地絡検知装置を、車載された電気回路以外の各種電気回路に適用してもよい。この場合、地絡検知装置により、電気回路が設けられた装置の筐体などへ電気回路が地絡したことを検出することができる。   In the above-described embodiment and other examples, the case where the ground fault detection device is applied to an electric circuit mounted on a vehicle such as an automobile and the ground fault to the vehicle body GND is detected has been described. The ground fault detection device may be applied to various electric circuits other than the on-board electric circuit. In this case, the ground fault detection device can detect that the electrical circuit is grounded to the housing of the device provided with the electrical circuit.

２ 電気回路
８ 車体ＧＮＤ（車体）
１０ プラスライン（高電位側ライン）
１２ 第１ショットキーバリアダイオード（ショットキーバリアダイオード）
１３ 第１検知抵抗（地絡検出手段）
１６ マイナスライン（低電位側ライン）
１８ 第２ショットキーバリアダイオード（ショットキーバリアダイオード）
１９ 第２検知抵抗（地絡検出手段）
２２ プラス側検知回路（第１検知抵抗側の回路）
２３ マイナス側検知回路（第２検知抵抗側の回路）
２５ 第１電圧センサ（地絡検出手段）
２６ 第２電圧センサ（地絡検出手段）
２７ 切替スイッチ（地絡検出手段）
３０ 制御判定部（地絡検出手段）
４０ｕ，４０ｖ，４０ｗ ショットキーバリアダイオード
４１ｕ，４１ｖ，４１ｗ 検知抵抗
Ｌｕ Ｕ相ライン（各相のライン）
Ｌｖ Ｖ相ライン（各相のライン）
Ｌｗ Ｗ相ライン（各相のライン） 2 Electrical circuit 8 Car body GND (Car body)
10 Plus line (high potential side line)
12 First Schottky barrier diode (Schottky barrier diode)
13 1st detection resistance (ground fault detection means)
16 Negative line (low potential side line)
18 Second Schottky barrier diode (Schottky barrier diode)
19 Second sensing resistor (ground fault detection means)
22 Plus detection circuit (first detection resistor side circuit)
23 Negative side detection circuit (second detection resistance side circuit)
25 First voltage sensor (ground fault detection means)
26 Second voltage sensor (ground fault detection means)
27 changeover switch (ground fault detection means)
30 Control determination unit (ground fault detection means)
40u, 40v, 40w Schottky barrier diode 41u, 41v, 41w Detection resistance Lu U phase line (line of each phase)
Lv V phase line (line of each phase)
Lw W phase line (line for each phase)

Claims (4)

電気回路が地絡したことを検出する地絡検知方法であって、
前記電気回路が地絡した際に逆方向の電圧が印加される向きで前記電気回路と接地との間に接続されたショットキーバリアダイオードのリーク電流を検出し、該リーク電流の検出結果に基づき前記電気回路の地絡を検知することを特徴とする地絡検知方法。 A ground fault detection method for detecting an electrical circuit ground fault,
A leakage current of a Schottky barrier diode connected between the electric circuit and the ground is detected in a direction in which a reverse voltage is applied when the electric circuit is grounded, and based on the detection result of the leakage current A ground fault detection method comprising detecting a ground fault of the electric circuit. 電気回路の地絡を検知する地絡検知装置において、
前記電気回路と接地との間に地絡検出手段を設け、
該地絡検出手段には、前記電気回路の地絡発生時に逆方向の電圧が印加される向きでショットキーバリアダイオードを直列に接続して設け、
前記地絡検出手段は、前記ショットキーバリアダイオードのリーク電流を検出し、該リーク電流の検出結果に基づき前記電気回路の地絡を検知することを特徴とする地絡検知装置。 In the ground fault detection device that detects the ground fault of the electric circuit,
A ground fault detection means is provided between the electric circuit and the ground,
In the ground fault detection means, a Schottky barrier diode is connected in series in a direction in which a reverse voltage is applied when a ground fault occurs in the electric circuit,
The ground fault detection unit detects a leak current of the Schottky barrier diode and detects a ground fault of the electric circuit based on a detection result of the leak current. 前記電気回路は直流回路であって、
前記直流回路の高電位側ラインにカソードが接続された第１ショットキーバリアダイオードと、
前記直流回路の低電位側ラインにアノードが接続された第２ショットキーバリアダイオードとを備え、
前記地絡検出手段は、
前記第１ショットキーバリアダイオードと直列に接続される第１検知抵抗と、
前記第２ショットキーバリアダイオードと直列に接続される第２検知抵抗と、
前記第１検知抵抗と前記第１ショットキーバリアダイオードとが直列接続された回路および前記第２検知抵抗側と前記第２ショットキーバリアダイオードとが直列接続された回路を交互に接地へ接続する切替スイッチとを備えることを特徴とする請求項２に記載の地絡検知装置。 The electrical circuit is a direct current circuit,
A first Schottky barrier diode having a cathode connected to the high potential side line of the DC circuit;
A second Schottky barrier diode having an anode connected to the low potential side line of the DC circuit;
The ground fault detection means is
A first sensing resistor connected in series with the first Schottky barrier diode;
A second sensing resistor connected in series with the second Schottky barrier diode;
Switch for alternately connecting a circuit in which the first sensing resistor and the first Schottky barrier diode are connected in series and a circuit in which the second sensing resistor side and the second Schottky barrier diode are connected in series to the ground The ground fault detection apparatus according to claim 2, further comprising a switch. 前記電気回路は交流回路であって、
該交流回路の各相のラインと接地との間にショットキーバリアダイオードを設け、
前記地絡検出手段は、前記ショットキーバリアダイオードと直列接続される検知抵抗を備えることを特徴とする請求項２に記載の地絡検知装置。 The electrical circuit is an AC circuit,
A Schottky barrier diode is provided between the line of each phase of the AC circuit and the ground,
The ground fault detection device according to claim 2, wherein the ground fault detection means includes a detection resistor connected in series with the Schottky barrier diode.
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