JP2933490B2 - Ground fault detection circuit for electric vehicles - Google Patents
Ground fault detection circuit for electric vehiclesInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、直流高電圧電源を備え
た電気自動車の地絡検出回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ground fault detecting circuit for an electric vehicle provided with a DC high voltage power supply.
【０００２】[0002]
【従来の技術】直流電源の漏電を検知するものとして
は、実開平６−２９０１号公報のものがある。これは、
図４に示すように、走行用電池８１の端子と電気車両の
車体との間に漏電検知用抵抗８３、８６を設け、この漏
電検知用抵抗８３、８６に漏電電流が流れることによっ
て生じる電圧降下を差動増幅器８４、８７で監視し、電
圧降下の大きさを比較器８５、８８により所定値と比較
し、電圧降下の大きさが所定値より大きい場合にメンテ
ナンス指示ランプ８０を点灯させて、漏電の有無を運転
員に知らせるものである。2. Description of the Related Art Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 6-2901 discloses a technique for detecting leakage of a DC power supply. this is,
As shown in FIG. 4, leak detection resistors 83 and 86 are provided between the terminal of the traveling battery 81 and the vehicle body of the electric vehicle, and a voltage drop caused by the leakage current flowing through the leak detection resistors 83 and 86 is provided. Is monitored by the differential amplifiers 84 and 87, the magnitude of the voltage drop is compared with a predetermined value by the comparators 85 and 88, and when the magnitude of the voltage drop is larger than the predetermined value, the maintenance instruction lamp 80 is turned on. It informs the operator of the presence or absence of a short circuit.
【０００３】また、特開昭５７−１１９２６３号公報の
ものでは、図５に示すように、差動変流器９２を用い
て、直流電源９１の任意の点から引き出した端子と大地
等の接地極との間に、差動変流器９２の一次巻線の一部
と交流電源９３を挿入して、直流電源９１とコンデンサ
９４間に交流電圧を印加する。これにより、直流電源９
１と接地との間に交流電圧が常時印加され、コンデンサ
９４は、直流電源９１に対して等価的に示す対地キャパ
シタンスとして作用する。ここで可変コンデンサ９５の
容量値をコンデンサ９４の容量と同じ値に設定しておけ
ば、差動交流器９２の一次巻線で、コンデンサ９５から
流れる電流はコンデンサ９４を流れる電流を相殺し、起
磁力が零となるので、正常時には差動変流器９２の二次
巻線にはほどんど電流が流れない。直流電源９１の内部
または母線において短絡事故が生じると、コンデンサ９
４のキャパシタンスが変化するため、差動変流器９２の
二次巻線に出力が生じるため、漏電が検出できる。In Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 57-119263, as shown in FIG. 5, a terminal drawn from an arbitrary point of a DC power supply 91 and a ground such as ground are used by using a differential current transformer 92. A part of the primary winding of the differential current transformer 92 and the AC power supply 93 are inserted between the poles, and an AC voltage is applied between the DC power supply 91 and the capacitor 94. Thereby, the DC power supply 9
An AC voltage is constantly applied between the DC power supply 1 and the ground, and the capacitor 94 acts as a ground capacitance equivalent to the DC power supply 91. Here, if the capacitance value of the variable capacitor 95 is set to the same value as the capacitance of the capacitor 94, the current flowing from the capacitor 95 in the primary winding of the differential AC machine 92 cancels the current flowing through the capacitor 94, and Since the magnetic force becomes zero, almost no current flows through the secondary winding of the differential current transformer 92 under normal conditions. When a short circuit accident occurs in the DC power supply 91 or in the bus, the capacitor 9
4 changes, and an output is generated in the secondary winding of the differential current transformer 92, so that leakage can be detected.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ものでは、走行用電池の内部の漏電については、漏電検
知用抵抗における電圧降下が小さいため、充分に漏電を
検知できない。また、後者のものでは、対地キャパシタ
ンスが変動した場合にも、差動変流器の二次巻線に出力
が生じるため、誤って漏電が検出されてしまうという問
題がある。さらに、近年、電気自動車の走行用モータと
して交流モータが採用されるようになり、モータ内部な
ど交流電圧の発生箇所においても、地絡が発生すること
が考えられるが、上記のものではいずれも、こうした点
において、充分な対応ができない。However, in the former case, it is not possible to sufficiently detect the leakage inside the traveling battery because the voltage drop in the leakage detecting resistor is small. In the latter case, even when the capacitance to the ground fluctuates, an output is generated in the secondary winding of the differential current transformer, so that there is a problem in that leakage is erroneously detected. Furthermore, in recent years, AC motors have been adopted as running motors of electric vehicles, and it is conceivable that a ground fault may occur at a place where an AC voltage is generated such as inside the motor. In these respects, it is not possible to respond sufficiently.
【０００５】本発明は、安価な構成によって、直流電源
の母線のみでなく、直流電源内部および交流給電線ある
いは交流モータ内部における地絡を検出することができ
る電気自動車の地絡検出回路を提供することを目的とす
る。The present invention provides a ground fault detection circuit for an electric vehicle that can detect a ground fault not only in a bus of a DC power supply but also in a DC power supply and an AC power supply line or an AC motor with an inexpensive configuration. The purpose is to:
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１で
は、車体と電気的に絶縁された直流電源回路および該直
流電源回路により駆動される交流回路を有する電気自動
車において、一定の矩形波を発生する発振器、該発振器
の後段に設けられ地絡の発生時に前記発振器の発振周波
数が変化しないように前記発振器の出力インピーダンス
を変換するインピーダンス変換器からなり、該インピー
ダンス変換器の後段に直列接続された抵抗器および該抵
抗器の後段に直列接続されたコンデンサを介して前記直
流電源回路および前記交流回路と接続されて、一定の出
力インピーダンスで交流信号を出力するとともに前記地
絡の発生に伴って発振振幅が変化する発振回路を構成し
た交流信号出力回路と、前記抵抗器と前記コンデンサと
の接続点での前記発振回路の発振振幅を所定値と比較す
る比較回路を有し、前記直流電源回路あるいは前記交流
回路と前記車体との地絡の発生時に前記交流信号出力回
路の前記交流信号の電圧レベル変化を検出する電圧レベ
ル変化検出回路とを具備したことを技術的手段とする。According to the present invention, there is provided an electric vehicle having a DC power supply circuit electrically insulated from a vehicle body and an AC circuit driven by the DC power supply circuit. And an impedance converter that is provided at the subsequent stage of the oscillator and converts the output impedance of the oscillator so that the oscillation frequency of the oscillator does not change when a ground fault occurs, and is connected in series to the latter stage of the impedance converter. Connected to the DC power supply circuit and the AC circuit through a resistor connected in series with a resistor connected in a subsequent stage of the resistor, and outputs an AC signal with a constant output impedance and accompanies the occurrence of the ground fault. An AC signal output circuit that constitutes an oscillation circuit whose oscillation amplitude changes by the oscillator, and the oscillation at a connection point between the resistor and the capacitor. A comparison circuit that compares an oscillation amplitude of the circuit with a predetermined value, and detects a voltage level change of the AC signal of the AC signal output circuit when a ground fault occurs between the DC power supply circuit or the AC circuit and the vehicle body. The provision of a voltage level change detection circuit is technical means.
【０００７】請求項２では、前記発振器の周波数を１０
０Ｈｚ以下に設定したことを技術的手段とする。According to the second aspect, the frequency of the oscillator is set to 10
The setting at 0 Hz or less is a technical measure.
【０００８】[0008]
【作用】本発明は、交流信号出力回路では、発振器で発
生する一定の矩形波は後段のインピーダンス変換器によ
って出力インピーダンスを変換され、この交流信号は、
インピーダンス変換器の後段に直列接続された抵抗器お
よびコンデンサを介して直流電源回路および交流回路へ
一定の出力インピーダンスで出力される。直流電源回路
および交流回路とインピーダンス変換器との間に直列接
続された抵抗器とコンデンサとの接続点での発振回路の
発振振幅は、電圧レベル変化検出回路の比較回路におい
て所定値と比較される。直流電源回路あるいは交流回路
において地絡が発生すると、交流成分の出力インピーダ
ンスが変化して、交流信号の電圧レベル、すなわち、発
振回路の発振振幅が変化し、それが比較回路により検出
され、地絡を検出できる。地絡が発生したとき、発振回
路の出力インピーダンスが変化しても、発振器の発振周
波数は変化しないため、安定した発振をすることができ
る。また、発振回路の出力としての矩形波信号の電圧レ
ベルは、地絡の発生によって生じる抵抗と抵抗器とによ
って分圧される際に波形が変化しても、分圧された電圧
レベルの波高値は、矩形波の波高値を維持しており、そ
の波高値が比較回路によって比較されるため、容易に地
絡を検出できる。According to the present invention, in an AC signal output circuit, the output impedance of a fixed rectangular wave generated by an oscillator is converted by an impedance converter at a subsequent stage.
It is output with a constant output impedance to a DC power supply circuit and an AC circuit via a resistor and a capacitor connected in series at the subsequent stage of the impedance converter. The oscillation amplitude of the oscillation circuit at the connection point of the resistor and the capacitor connected in series between the DC power supply circuit and the AC circuit and the impedance converter is compared with a predetermined value in a comparison circuit of the voltage level change detection circuit. . When a ground fault occurs in the DC power supply circuit or the AC circuit, the output impedance of the AC component changes, and the voltage level of the AC signal, that is, the oscillation amplitude of the oscillation circuit changes. Can be detected. When a ground fault occurs, the oscillation frequency of the oscillator does not change even if the output impedance of the oscillation circuit changes, so that stable oscillation can be performed. In addition, the voltage level of the rectangular wave signal as the output of the oscillation circuit is the peak value of the divided voltage level even if the waveform changes when the voltage is divided by the resistor and the resistor caused by the occurrence of the ground fault. Maintains the peak value of the rectangular wave, and the peak value is compared by the comparison circuit, so that the ground fault can be easily detected.
【０００９】請求項２では、電圧レベルの検出部のイン
ピーダンスが、対地キャパシタンスに応じてまた発振周
波数が大きくなる程低下することを考慮して、発振器の
発振周波数を１００Ｈｚ以下に設定している。このた
め、地絡が発生しない時に、対地キャパシタンスが変動
した場合でも、電圧レベルの検出部の対地キャパシタン
スが低下することが少なくなり、誤って地絡が検出され
ることがない。According to the second aspect, the oscillation frequency of the oscillator is set to 100 Hz or less in consideration of the fact that the impedance of the voltage level detection unit decreases in accordance with the ground capacitance and as the oscillation frequency increases. Therefore, even when the ground capacitance fluctuates when a ground fault does not occur, a decrease in the ground capacitance of the voltage level detecting unit is reduced, and a ground fault is not erroneously detected.
【００１０】[0010]
【発明の効果】本発明では、発振回路で発生する交流信
号を、コンデンサを介して直流電源回路および交流回路
に印加して、その発振振幅の変化を検出するため、直流
電源回路の地絡を容易に検出できるとともに、交流回路
における固有の電圧変化の影響を受けることがなく、発
振回路の交流信号のみについての振幅変化を検出すれば
よいため、交流回路における地絡発生を正確に検出する
ことができる。また、発振回路が、発振器とインピーダ
ンス変換器とから構成されているため、地絡が発生して
も、安定した矩形波を発生させることができるととも
に、発振器からは矩形波が発生するため、地絡発生時に
地絡によって生じた抵抗と抵抗器とによって分圧される
際に矩形波の波高値と同じ波高値を有する波形が維持さ
れる。従って、地絡の有無に応じて矩形波信号の発振振
幅の波高値の変化を正確に検出でき、安定して地絡を検
出することができる。According to the present invention, an AC signal generated by an oscillation circuit is applied to a DC power supply circuit and an AC circuit via a capacitor to detect a change in the oscillation amplitude. Accurate detection of the occurrence of ground fault in the AC circuit because it can be easily detected, and it is sufficient to detect the amplitude change of only the AC signal of the oscillation circuit without being affected by the inherent voltage change in the AC circuit. Can be. In addition, since the oscillation circuit includes an oscillator and an impedance converter, a stable rectangular wave can be generated even if a ground fault occurs, and a rectangular wave is generated from the oscillator. When the voltage is divided by the resistor and the resistor caused by the ground fault when the ground fault occurs, the waveform having the same peak value as the rectangular wave is maintained. Therefore, a change in the peak value of the oscillation amplitude of the rectangular wave signal can be accurately detected according to the presence or absence of the ground fault, and the ground fault can be detected stably.
【００１１】請求項２では、発振器の発振周波数が１０
０Ｈｚ以下であるため、対地キャパシタンスが変動して
も、発振回路の出力インピーダンスが変動しにくい。こ
のため、地絡が発生しない時に、対地キャパシタンスが
変動した場合でも、電圧レベルの検出部の対地キャパシ
タンスが低下することが少なくなり、誤って地絡が検出
されることがない。According to claim 2, the oscillation frequency of the oscillator is 10
Since the frequency is 0 Hz or less, the output impedance of the oscillation circuit hardly fluctuates even if the ground capacitance fluctuates. Therefore, even when the ground capacitance fluctuates when a ground fault does not occur, a decrease in the ground capacitance of the voltage level detecting unit is reduced, and a ground fault is not erroneously detected.
【００１２】[0012]
【実施例】次に本発明の電気自動車の地絡検出回路を、
図に示す実施例に基づいて説明する。図１において、Ａ
は、電気自動車の走行駆動回路系を示すもので、１は高
電圧直流電源（例えば２００〜３００Ｖ）として設けら
れたバッテリ群であり車体Ｂと電気絶縁されている。２
はＤＣ−ＡＣ変換器としてのインバータ、３は車両走行
用の交流モータ、４はバッテリ群１からインバータ２へ
の直流正極給電線であるプラス母線、５はバッテリ群１
からインバータ２への直流負極給電線であるマイナス母
線、６、７、８は、インバータ２から交流モータ３への
交流給電線であるＵ相線、Ｖ相線、Ｗ相線である。Next, a ground fault detection circuit for an electric vehicle according to the present invention will be described.
Description will be made based on the embodiment shown in the figure. In FIG. 1, A
Denotes a traveling drive circuit system of an electric vehicle, and 1 denotes a group of batteries provided as a high-voltage DC power supply (for example, 200 to 300 V), which is electrically insulated from the vehicle body B. 2
Is an inverter as a DC-AC converter, 3 is an AC motor for running the vehicle, 4 is a positive bus which is a DC positive power supply line from the battery group 1 to the inverter 2, and 5 is a battery group 1.
The negative buses 6, 7, 8, which are DC negative power supply lines from the inverter 2 to the inverter 2, are U-phase, V-phase, and W-phase wires, which are AC power supply lines from the inverter 2 to the AC motor 3.
【００１３】本実施例の地絡検出回路１００は、上記の
走行駆動回路系Ａにおける車体Ｂへの地絡を検出するた
めのもので、交流信号出力回路としての発振回路１０
と、電圧レベル変化検出回路としての検出部２０とから
なり、発振回路１０と検出部２０との接続点Ｐと走行駆
動回路系Ａのバッテリ群１のプラス母線４との間がカッ
プリングコンデンサ１０Ａで接続されており、直流成分
が遮断される。The ground fault detecting circuit 100 of this embodiment is for detecting a ground fault to the vehicle body B in the traveling drive circuit system A, and includes an oscillation circuit 10 as an AC signal output circuit.
And a detection unit 20 as a voltage level change detection circuit. A coupling capacitor 10A is provided between a connection point P between the oscillation circuit 10 and the detection unit 20 and the positive bus 4 of the battery group 1 of the traveling drive circuit system A. And the DC component is cut off.
【００１４】発振回路１０は、演算増幅器その他によっ
てマルチバイブレータが形成され一定周波数の矩形波を
発生する発振器１１と、その後段に設けられ、走行駆動
回路系Ａにおける地絡の発生時に負荷インピーダンスが
変動したとき発振器１１の発振周波数が変動しないよう
にするために設けられたインピーダンス変換器１２と、
インピーダンス変換器１２の後段に接続された検出抵抗
１３とからなる。The oscillation circuit 10 is provided with an oscillator 11 having a multivibrator formed by an operational amplifier or the like and generating a rectangular wave having a constant frequency, and is provided at a subsequent stage. The load impedance varies when a ground fault occurs in the traveling drive circuit system A. Impedance converter 12 provided to prevent the oscillation frequency of the oscillator 11 from fluctuating when
It comprises a detection resistor 13 connected to the subsequent stage of the impedance converter 12.
【００１５】発振器１１は、デューティ比５０％の一定
周波数の矩形波パルスを発生し、インピーダンス変換器
１２は、発振器１１の矩形波パルスをそのままのデュー
ティ比で出力し、発振回路１０の交流信号出力は、検出
抵抗１３を介して接続点Ｐに現れる。検出抵抗１３は、
地絡発生時に、地絡抵抗３１とによって分圧器として作
用する。The oscillator 11 generates a rectangular wave pulse of a constant frequency with a duty ratio of 50%. The impedance converter 12 outputs the rectangular wave pulse of the oscillator 11 at the same duty ratio. Appears at the connection point P via the detection resistor 13. The detection resistor 13 is
When a ground fault occurs, it functions as a voltage divider by the ground fault resistor 31.
【００１６】検出部２０には、発振回路１０の交流信号
出力が現れる検出抵抗１３とカップリングコンデンサ１
０Ａとの接続点Ｐの電圧レベルを基準電圧Ｖ１と比較す
るための比較器２１が設けられており、接続点Ｐは比較
器２１の反転入力端子に接続されている。比較器２１の
非反転入力端子には、分圧抵抗２２、２３によって基準
電圧Ｖ１を設定した基準電圧回路が接続されている。The detection unit 20 includes a detection resistor 13 for displaying an AC signal output of the oscillation circuit 10 and a coupling capacitor 1.
A comparator 21 for comparing a voltage level at a connection point P with 0A with a reference voltage V1 is provided. The connection point P is connected to an inverting input terminal of the comparator 21. A non-inverting input terminal of the comparator 21 is connected to a reference voltage circuit in which a reference voltage V1 is set by voltage dividing resistors 22 and 23.
【００１７】比較器２１の基準電圧Ｖ１は、地絡が発生
しない正常時には発振回路１０の矩形波パルスの波高値
が基準電圧Ｖ１より高くなり、地絡が発生して矩形波パ
ルスの波高値が低くなった場合には、その波高値が基準
電圧Ｖ１より低くなるように設定されている。従って、
比較器２１からは、地絡が発生しない場合には、デュー
ティ比５０％の矩形波パルスが出力され、地絡が発生し
た場合には、デューティ比１００％の一定電圧値が出力
される。When the reference voltage V1 of the comparator 21 is normal in which no ground fault occurs, the peak value of the rectangular wave pulse of the oscillation circuit 10 becomes higher than the reference voltage V1. When it becomes lower, the peak value is set to be lower than the reference voltage V1. Therefore,
The comparator 21 outputs a rectangular pulse having a duty ratio of 50% when a ground fault does not occur, and outputs a constant voltage value having a duty ratio of 100% when a ground fault occurs.
【００１８】比較器２１の後段には、抵抗２４およびコ
ンデンサ２５によって時定数を設定した平滑回路２６が
設けられ、比較器２１の出力は平滑回路２６を介して比
較器２７の非反転入力端子と接続されている。平滑回路
２６は、比較器２１の出力がデューティ比５０％の場合
に、平滑電圧Ｖｒが基準電圧Ｖ２より低くなり、比較器
２１の出力がデューティ比１００％の場合に平滑電圧Ｖ
ｒが基準電圧Ｖ２より高くなるように、その時定数が設
定されている。A smoothing circuit 26 having a time constant set by a resistor 24 and a capacitor 25 is provided downstream of the comparator 21. The output of the comparator 21 is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 27 via the smoothing circuit 26. It is connected. The smoothing circuit 26 determines that the smoothing voltage Vr is lower than the reference voltage V2 when the output of the comparator 21 has a duty ratio of 50%, and the smoothing voltage Vr when the output of the comparator 21 has a duty ratio of 100%.
The time constant is set so that r becomes higher than the reference voltage V2.
【００１９】比較器２７の反転入力端子には、この平滑
回路２６の平滑電圧Ｖｒに対応して分圧抵抗２８、２９
によって基準電圧Ｖ２を設定した基準電圧回路が接続さ
れている。比較器２７は、比較器２１の出力がデューテ
ィ比５０％の矩形波パルスの場合に、平滑回路２６の平
滑電圧Ｖｒが基準電圧Ｖ２より低くなるため、ローレベ
ルを出力し、比較器２１の出力がデューティ比１００％
の一定電圧値の場合には、平滑電圧Ｖｒが基準電圧Ｖ２
より高くなるため、ハイレベルを出力する。なお、発振
回路１０および検出部２０のアースラインＧＮＤは、い
ずれも車体Ｂと接続されている。The inverting input terminal of the comparator 27 has voltage dividing resistors 28 and 29 corresponding to the smoothed voltage Vr of the smoothing circuit 26.
Is connected to a reference voltage circuit that sets a reference voltage V2. When the output of the comparator 21 is a rectangular wave pulse having a duty ratio of 50%, the smoothed voltage Vr of the smoothing circuit 26 becomes lower than the reference voltage V2. Is 100% duty ratio
, The smoothed voltage Vr is equal to the reference voltage V2.
Because it is higher, a high level is output. Note that the oscillation circuit 10 and the ground line GND of the detection unit 20 are both connected to the vehicle body B.
【００２０】なお、地絡検出回路１００において、１
５、１６、１７、１８は、地絡発生時にインピーダンス
変換器１２の演算増幅器および比較器２１を、逆電圧あ
るいは過電圧から保護するための保護用ダイオードであ
る。In the ground fault detection circuit 100, 1
5, 16, 17 and 18 are protection diodes for protecting the operational amplifier of the impedance converter 12 and the comparator 21 from a reverse voltage or an overvoltage when a ground fault occurs.
【００２１】なお、本実施例において、検出部２０の入
力インピーダンスＺは、In this embodiment, the input impedance Z of the detector 20 is
【００２２】[0022]
【数１】 (Equation 1)
【００２３】で表され、この数式１のＸｃが、周波数ｆ
と対地キャパシタンスＣとによってWhere Xc in Equation 1 is the frequency f
And the ground capacitance C
【００２４】[0024]
【数２】 (Equation 2)
【００２５】で決まることから、検出部２０の入力イン
ピーダンスＺは、周波数ｆが大きくなるほど低下する。
このため、各母線４、５と車体との間に発生する対地キ
ャパシタンスＣが実車両において約２０〜４０ｎＦであ
るとした場合、対地キャパシタンスＣの変動によって誤
って地絡が検出されないようにするために、上記の発振
器１１の矩形波パルスの発振周波数Ｆは、１００Ｈｚ以
下に設定してある。The input impedance Z of the detection unit 20 decreases as the frequency f increases.
Therefore, if the ground capacitance C generated between each of the buses 4 and 5 and the vehicle body is about 20 to 40 nF in the actual vehicle, in order to prevent a ground fault from being erroneously detected due to a change in the ground capacitance C. In addition, the oscillation frequency F of the rectangular wave pulse of the oscillator 11 is set to 100 Hz or less.
【００２６】次に、地絡検出回路１００の作動を図２を
参考に説明する。地絡が発生していない平常時には、接
続点Ｐのインピーダンスに変化がないため、比較器２１
の反転入力端子には、あらかじめ設定した基準電圧Ｖ１
より高い波高値を有する矩形波パルスが入力されるた
め、比較器２１の出力はデューティ比５０％の矩形波パ
ルスとなる。このため、抵抗２４およびコンデンサ２５
の平滑回路２６によって現れる平滑電圧Ｖｒは、基準電
圧Ｖ２より低くなり、それが比較器２７の非反転入力端
子に入力されて、比較器２７の出力は正常状態を示すロ
ーレベルとなる。Next, the operation of the ground fault detection circuit 100 will be described with reference to FIG. In a normal time when no ground fault occurs, the impedance at the connection point P does not change.
Is connected to a preset reference voltage V1.
Since a rectangular pulse having a higher peak value is input, the output of the comparator 21 is a rectangular pulse having a duty ratio of 50%. Therefore, the resistor 24 and the capacitor 25
The smoothing voltage Vr generated by the smoothing circuit 26 becomes lower than the reference voltage V2, is input to the non-inverting input terminal of the comparator 27, and the output of the comparator 27 becomes a low level indicating a normal state.
【００２７】マイナス母線５と車体Ｂとの間に地絡が発
生し、図１に示す地絡抵抗３１が現れた場合には、カッ
プリングコンデンサ１０Ａは、バッテリ群１、カップリ
ングコンデンサ１０Ａ、検出抵抗１３、インピーダンス
変換器１２、アースラインＧＮＤ、車体Ｂ、地絡抵抗３
１、バッテリ群１の経路で、バッテリ群１の電圧値まで
充電される。When a ground fault occurs between the minus bus 5 and the vehicle body B and the ground fault resistance 31 shown in FIG. 1 appears, the coupling capacitor 10A is connected to the battery group 1, the coupling capacitor 10A, Resistance 13, impedance converter 12, earth line GND, body B, ground fault resistance 3
1. On the path of the battery group 1, the battery is charged up to the voltage value of the battery group 1.
【００２８】同時に、インピーダンス変換器１２の出力
は、交流信号出力の矩形波パルスであるため、検出抵抗
１３、カップリングコンデンサ１０Ａ、バッテリ群１、
地絡抵抗３１、車体Ｂ、インピーダンス変換器１２の経
路で伝達し、上記のカップリングコンデンサ１０Ａの充
電完了とともに、インピーダンス変換器１２の出力の矩
形波パルスの波高値が検出抵抗１３および地絡抵抗３１
で分圧される発振振幅に小さくなって安定する。このた
め、比較器２１の反転入力端子には、基準電圧Ｖ１より
低い波高値の矩形波パルスが入力され、比較器２１の出
力のデューティ比は１００％に変化する。At the same time, since the output of the impedance converter 12 is a rectangular wave pulse of an AC signal output, the detection resistor 13, the coupling capacitor 10A, the battery group 1,
It is transmitted through the path of the ground fault resistance 31, the vehicle body B, and the impedance converter 12, and when the charging of the coupling capacitor 10A is completed, the peak value of the rectangular wave pulse output from the impedance converter 12 is changed to the detection resistance 13 and the ground fault resistance. 31
The oscillation amplitude becomes smaller and becomes stable. Therefore, a rectangular pulse having a peak value lower than the reference voltage V1 is input to the inverting input terminal of the comparator 21, and the duty ratio of the output of the comparator 21 changes to 100%.
【００２９】この結果、抵抗２４およびコンデンサ２５
の平滑回路２６によって現れる平滑電圧Ｖｒは、基準電
圧Ｖ２より高くなり、それが比較器２７の非反転入力端
子に入力されて、比較器２７の出力は地絡状態を示すハ
イレベルとなる。以上のとおり、バッテリ群１において
地絡が発生した場合には、それを検出擦ることができ
る。As a result, the resistor 24 and the capacitor 25
Is higher than the reference voltage V2, is input to the non-inverting input terminal of the comparator 27, and the output of the comparator 27 becomes a high level indicating a ground fault state. As described above, when a ground fault occurs in the battery group 1, it can be detected and rubbed.
【００３０】また、プラス母線４又はバッテリ群１の内
部と車体Ｂとの間に地絡が発生した場合には、カップリ
ングコンデンサ１０Ａの充電電圧値が、地絡位置に依存
して上記の場合と異なるだけで、インピーダンス変換器
１２の出力は上記と同様に交流信号出力としての矩形波
パルスであるため、上記の場合と同様に地絡を検出でき
る。If a ground fault occurs between the plus bus 4 or the inside of the battery group 1 and the vehicle body B, the charging voltage value of the coupling capacitor 10A depends on the ground fault position. Since the output of the impedance converter 12 is a rectangular wave pulse as an AC signal output similarly to the above, a ground fault can be detected as in the above case.
【００３１】次に、交流給電線であるＵ相線６、Ｖ相線
７、Ｗ相線８、あるいは交流モータ３内部に地絡が発生
した場合について図３を参考に説明する。図３におい
て、４１〜４６はドライブ素子、４１ａ〜４６ａはダイ
オード、４７はコンデンサ、４８は放電抵抗、４９はリ
レーである。Next, a case where a ground fault occurs in the U-phase line 6, the V-phase line 7, the W-phase line 8, or the inside of the AC motor 3, which is an AC power supply line, will be described with reference to FIG. 3, 41 to 46 are drive elements, 41a to 46a are diodes, 47 is a capacitor, 48 is a discharge resistor, and 49 is a relay.
【００３２】図３に示すように、交流モータ３の内部が
モータケーシングを介して車体Ｂとの間に地絡を生じた
場合、発振回路１０の矩形波パルスがハイレベルのとき
には、インピーダンス変換器１２、検出抵抗１３、カッ
プリングコンデンサ１０Ａ、バッテリ群１、インバータ
２内のダイオード４６ａ、Ｗ相線８、交流モータ３、地
絡抵抗３１、車体Ｂ、アースラインＧＮＤ、インピーダ
ンス変換器１２の経路で、発振回路１０の矩形波パルス
がローレベルのときには、インピーダンス変換器１２、
アースラインＧＮＤ、車体Ｂ、地絡抵抗３１、交流モー
タ３、Ｗ相線８、インバータ２内のダイオード４６ａ、
放電抵抗４８、バッテリ群１、カップリングコンデンサ
１０Ａ、検出抵抗１３、インピーダンス変換器１２の経
路でそれぞれ交流信号出力としての矩形波パルスが伝達
する。As shown in FIG. 3, when a ground fault occurs between the inside of the AC motor 3 and the vehicle body B via the motor casing, and when the rectangular wave pulse of the oscillation circuit 10 is at a high level, the impedance converter 12, the detection resistor 13, the coupling capacitor 10A, the battery group 1, the diode 46a in the inverter 2, the W-phase line 8, the AC motor 3, the ground fault resistor 31, the vehicle body B, the earth line GND, and the impedance converter 12. When the square wave pulse of the oscillation circuit 10 is at a low level, the impedance converter 12,
Ground line GND, vehicle body B, ground fault resistance 31, AC motor 3, W-phase line 8, diode 46a in inverter 2,
A rectangular wave pulse as an AC signal output is transmitted through a path of the discharge resistor 48, the battery group 1, the coupling capacitor 10A, the detection resistor 13, and the impedance converter 12, respectively.
【００３３】従って、いずれの場合にも矩形波パルス
は、検出抵抗１３と地絡抵抗３１とによって分圧され
る。この結果、上記の説明の如く、地絡発生時には、分
圧によって矩形波パルスの波高値が低下するため、地絡
発生時には、検出部２０の比較器２１の出力がデューテ
ィ比１００％になり、地絡が検出される。Therefore, in any case, the rectangular wave pulse is divided by the detection resistor 13 and the ground fault resistor 31. As a result, as described above, when a ground fault occurs, the peak value of the rectangular wave pulse decreases due to the partial pressure. Therefore, when a ground fault occurs, the output of the comparator 21 of the detection unit 20 has a duty ratio of 100%, A ground fault is detected.
【００３４】以上のとおり、本発明では、電気自動車の
バッテリ群１からの各母線４、５やバッテリ群１内の地
絡とともに、交流モータ３内の地絡検出を確実に行うこ
とができる。上記実施例では、発振器１１として演算増
幅器によるマルチバイブレータを用いたが、矩形波パル
スが出力されるものであれば、タイマＩＣやインバータ
ロジックＩＣによって構成してもよい。As described above, according to the present invention, the ground faults in the AC motor 3 can be reliably detected together with the buses 4 and 5 from the battery group 1 of the electric vehicle and the ground fault in the battery group 1. In the above embodiment, a multivibrator using an operational amplifier is used as the oscillator 11, but a timer IC or an inverter logic IC may be used as long as a rectangular wave pulse is output.
【００３５】また、検出部２０では、比較器２１におい
てデューティ比が１００％の場合に地絡を検出するよう
にしたが、デューティ比が０％の場合に地絡を検出する
ようにしてもよい。また、カップリングコンデンサ１０
Ａをバッテリ群１の正極端子側に接続したが、結線上の
制約から負極端子側あるいはバッテリ群１の内部に接続
してもよい。In the detecting section 20, the comparator 21 detects a ground fault when the duty ratio is 100%, but may detect a ground fault when the duty ratio is 0%. . In addition, the coupling capacitor 10
Although A is connected to the positive terminal side of the battery group 1, it may be connected to the negative terminal side or the inside of the battery group 1 due to connection restrictions.
【図１】本発明の実施例を示す電気自動車の走行駆動回
路系および地絡検出回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a traveling drive circuit system and a ground fault detection circuit of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
【図２】本実施例の地絡検出回路の作動説明のための波
形図である。FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the ground fault detection circuit of the embodiment.
【図３】本発明の他の実施例を示す電気自動車の走行駆
動回路系および地絡検出回路の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a traveling drive circuit system and a ground fault detection circuit of an electric vehicle according to another embodiment of the present invention.
【図４】従来の漏電検知装置を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional leakage detection device.
【図５】従来の漏電検知方法の他の例を示す回路図であ
る。FIG. 5 is a circuit diagram showing another example of a conventional leakage detection method.
１ バッテリ群（直流電源回路） １０ 発振回路（交流信号出力回路） １０Ａ カップリングコンデンサ（コンデンサ） １１ 発振器 １２ インピーダンス変換器 １３ 検出抵抗（抵抗器） ２０ 検出部（電圧レベル変化検出回路） ２１ 比較器（比較回路） １００ 地絡検出回路（電気自動車の地絡検出回路） Ａ 走行駆動回路系（交流回路） Ｂ 車体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery group (DC power supply circuit) 10 Oscillation circuit (AC signal output circuit) 10A Coupling capacitor (capacitor) 11 Oscillator 12 Impedance converter 13 Detection resistor (resistor) 20 Detection part (voltage level change detection circuit) 21 Comparator (Comparison circuit) 100 Ground fault detection circuit (ground fault detection circuit of electric vehicle) A Traveling drive circuit system (AC circuit) B Body
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松木 務 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 栗山 俊彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−244701（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−54802（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−157676（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60L 3/00 - 3/12 G01R 19/00 - 19/32 G01R 27/00 - 27/32 G01R 31/02 - 31/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Tsutomu Matsuki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Toshihiko Kuriyama 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation ( 56) References JP-A-5-244701 (JP, A) JP-A 56-54802 (JP, U) JP-A 63-157676 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B60L 3/00-3/12 G01R 19/00-19/32 G01R 27/00-27/32 G01R 31/02-31/06
Claims (2)
および該直流電源回路により駆動される交流回路を有す
る電気自動車において、一定の矩形波を発生する発振器、該発振器の後段に設け
られ地絡の発生時に前記発振器の発振周波数が変化しな
いように前記発振器の出力インピーダンスを変換するイ
ンピーダンス変換器からなり、該インピーダンス変換器
の後段に直列接続された抵抗器および該抵抗器の後段に
直列接続されたコンデンサを介して前記直流電源回路お
よび前記交流回路と接続されて、一定の出力インピーダ
ンスで交流信号を出力するとともに前記地絡の発生に伴
って発振振幅が変化する発振回路を構成した交流信号出
力回路と、 前記抵抗器と前記コンデンサとの接続点での前記発振回
路の発振振幅を所定値と比較する比較回路を有し、 前記
直流電源回路あるいは前記交流回路と前記車体との地絡
の発生時に前記交流信号出力回路の前記交流信号の電圧
レベル変化を検出する電圧レベル変化検出回路とを具備
したことを特徴とする電気自動車の地絡検出回路。An electric vehicle having a DC power supply circuit electrically insulated from a vehicle body and an AC circuit driven by the DC power supply circuit , an oscillator for generating a predetermined rectangular wave, provided at a subsequent stage of the oscillator
The oscillation frequency of the oscillator does not change when a ground fault occurs.
To convert the output impedance of the oscillator
Impedance converter.
And a resistor connected in series at the subsequent stage and
The DC power supply circuit and the capacitor are connected via a series-connected capacitor.
And a constant output impedance connected to the AC circuit
Output an AC signal with the
AC signal output that constitutes an oscillation circuit whose oscillation amplitude changes
A power circuit and the oscillation circuit at a connection point between the resistor and the capacitor.
A comparison circuit that compares the oscillation amplitude of the road with a predetermined value, and detects a voltage level change of the AC signal of the AC signal output circuit when a ground fault occurs between the DC power supply circuit or the AC circuit and the vehicle body. A ground fault detection circuit for an electric vehicle, comprising: a voltage level change detection circuit.
設定したことを特徴とする請求項１記載の電気自動車の
地絡検出回路。2. The frequency of said oscillator is set to 100 Hz or less.
The ground fault detecting circuit for an electric vehicle according to claim 1, wherein the setting is made .
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