JP3956895B2

JP3956895B2 - 漏電検出装置

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Publication number: JP3956895B2
Application number: JP2003140992A
Authority: JP
Inventors: 弘忠東浜; 久視臼井; 耕児宗進; 寿昭齊藤; 洋次南
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: JP2004343972A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源装置の漏電を検出する漏電検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の漏電検出装置の一例を図１７に示す。この従来例は、電気自動車の動力源となる直流電源Ｅの出力端間に高抵抗値の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列に接続され、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点とグランド（車体）の間に検出抵抗Ｒ３が接続され、検出抵抗Ｒ３の両端に生じる電圧降下を検出電圧として漏電を検出するものである（特許文献１参照）。
【０００３】
次に上記従来例の動作について説明する。電気自動車の動力として使用される直流電源Ｅは２００Ｖ〜３００Ｖ程度の非常に高い電圧を出力するものであるから、人が車体に触れても感電しないように車体から電気的に分離された状態（フローティング状態）となっている。しかしながら、直流電源Ｅを含む高電圧系とグランドの間で絶縁破壊が起きている場合には、人が車体等に触れると電流の流れる経路が形成されて感電してしまうことになる。ところが、高電圧系がグランドから分離されているため、例え絶縁破壊が起きても人が高電圧系に触れない限りは電流が流れず、漏電を検出することができない。そこで、人が触れる以前に漏電検出を可能としたのが上記従来例である。
【０００４】
上記従来例において、高電圧系の負極側とグランドの間で絶縁破壊が生じ且つ人が高電圧系に触れている状態の回路図を図１８に示す。但し、抵抗ｒは絶縁破壊が生じた部位における高電圧系とグランド間の抵抗（絶縁破壊抵抗）、抵抗Ｒは人体の抵抗とする。直流電源Ｅの出力電圧をＶボルト、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２、検出抵抗Ｒ３、絶縁破壊抵抗ｒ並びに人体抵抗Ｒの各抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３，ｒ，Ｒとし、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値Ｒ１，Ｒ２を絶縁破壊抵抗ｒの抵抗値ｒよりも十分に大きい値とすれば、人体抵抗Ｒに流れる漏洩電流（地絡電流）Ｉは下記の式（１）で表される。
【０００５】
Ｉ＝Ｖ／（ｒ＋Ｒ） …（１）
なお、人体抵抗Ｒは湿度等の環境によって異なることもあるが、Ｒ＝０とした場合に漏洩電流Ｉは最大となる。
【０００６】
一方、人が高電圧系に触れていないとき、すなわち人体抵抗Ｒの抵抗値Ｒが無限大のときの検出抵抗Ｒ３の両端に生じる検出電圧Ｖ１の値を求めると、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値Ｒ１，Ｒ２を検出抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒ３よりも大きい値とすれば、グランドを介して分圧抵抗Ｒ１、検出抵抗Ｒ３並びに絶縁破壊抵抗ｒに流れる漏洩電流ｉが下記の式（２）で表され、さらに検出抵抗Ｒ３の両端に生じる検出電圧Ｖ１の値が下記の式（３）で表される。
【０００７】
ｉ＝Ｖ／（Ｒ１＋Ｒ３＋ｒ） …（２）
Ｖ１＝Ｖ×Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ３＋ｒ） …（３）
よって、式（３）に式（１）を代入することで漏洩電流Ｉに対応した検出電圧Ｖ１が求められるから、この検出電圧Ｖ１から漏電を検出することができる。
【０００８】
ところで、図１９に示すように直流電源Ｅの電源電圧を直流直流変換部４１にて所望の電圧まで昇圧し、直流直流変換部４１の直流出力電圧を直流交流変換部４２にて交流電圧に変換して負荷４３に供給するようにした電源装置４０が従来より提供されているが、このような電源装置４０に用いられる漏電検出装置５０として、本出願人は直流直流変換部４１の出力端間に互いにインピーダンス値の等しい分圧素子Ｚ１，Ｚ２の直列回路を接続し、分圧素子Ｚ１，Ｚ２の接続点とグランドの間に挿入した検出素子Ｚ３における電圧降下を検出信号として判定部５１に取り込み、判定部５１にて検出信号を所定のしきい値と比較することで漏電発生の有無を判定するようにしたものを既に提案している。この漏電検出装置５０では、漏電事故が発生していなければ検出素子Ｚ３には電流が流れず、検出信号も出力されないが、電源装置４０とグランドの間で絶縁破壊が生じた場合に検出素子Ｚ３に漏洩電流が流れて検出信号が得られ、この検出信号が所定のしきい値以上である場合に漏電と判定している。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３３０７１７３号公報（第２−３頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来の漏電検出装置５０では、直流直流変換部４１の入力側と出力側が検出素子Ｚ３からグランドを通して導通しているためにグランドに対する２次側の耐圧が低くなっていた。また、直流直流変換部４１には入力側と出力側を絶縁するトランス（図示せず）が用いられているが、このトランスで絶縁破壊が生じた場合に２次側の高電圧が１次側に印加されてバッテリ等の直流電源Ｅに接続された他の機器を破損させてしまう虞があった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、直流直流変換回路の出力側の耐圧並びに安全性が向上できる漏電検出装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、直流電源から供給される直流電圧をチョッピングするとともに絶縁トランスを介して所望のレベルに昇圧した後に整流平滑して出力する直流直流変換回路と、直流直流変換回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換する直流交流変換回路とを有し、グランドと電気的に絶縁された状態で動作して負荷に交流電圧を供給する電源装置の漏電を検出する漏電検出装置であって、互いにインピーダンス値が等しく直流交流変換回路の入力端間又は出力端間に直列接続される２つの分圧素子と、分圧素子の接続点に一端が接続される検出素子と、この検出素子の他端と前記グランドの間に挿入されるコンデンサと、検出素子における電圧降下を検出信号として取り込み且つ取り込んだ検出信号を信号処理して漏電の有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、検出素子とグランドの間にコンデンサを挿入したので、直流直流変換回路の出力側とグランドとの間が前記コンデンサによって直流的に絶縁されるため、直流直流変換回路の出力側の耐圧が向上でき、しかも、絶縁トランスに絶縁破壊が生じても絶縁トランスの２次側の高電圧が１次側に印加されることがないから安全性も向上できる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記分圧素子の少なくとも何れか一方をコンデンサとしたことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、分圧素子には直流電流が流れなくなるから無駄な電力消費を防ぐことができる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記判定手段は、検出信号に含まれる前記交流電圧の実効値を所定の閾値と比較することで漏電を判定する第１の判定処理と、検出信号に含まれる前記チョッピング周波数に等しい周波数成分の実効値を所定の閾値と比較することで漏電を判定する第２の判定処理とを行うことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、第１及び第２の判定処理にてそれぞれの検出箇所における漏電が検出できるから、漏電の有無だけでなくその発生箇所も同時に検出可能となる。しかも、複数箇所で同時に漏電が発生した場合にはそれらの漏電発生及び漏電発生箇所を同時に検出することができる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、前記検出素子がコンデンサからなり、前記判定手段は、検出信号に含まれる前記交流電圧の実効値を所定の閾値と比較することで漏電を判定する第１の判定処理又は検出信号に含まれる前記チョッピング周波数に等しい周波数成分の実効値を所定の閾値と比較することで漏電を判定する第２の判定処理の少なくとも何れか一方と、検出信号に含まれる直流成分を極性に応じた所定の閾値と比較することで漏電を判定する第３の判定処理とを行うことを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、それぞれの判定処理にてそれぞれの検出箇所における漏電が検出できるから、漏電の有無だけでなくその発生箇所も同時に検出可能となる。しかも、複数箇所で同時に漏電が発生した場合にはそれらの漏電発生及び漏電発生箇所を同時に検出することができる。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、直流交流変換回路の出力端間に接続される前記分圧素子並びに検出素子をコンデンサとしたことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、分圧素子並びに検出素子となるコンデンサによって直流交流変換回路の出力に含まれる高周波ノイズを除去することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態の漏電検出装置２０が用いられる電源装置１０は、図１に示すように自動車に搭載されている低電圧（例えば、１２Ｖ〜４２Ｖ）のバッテリ１から１００Ｖの交流電圧を作成して負荷２に供給するものであって、バッテリ１から供給される直流電圧を昇圧回路１１のスイッチング素子でチョッピングするとともに絶縁トランス１２を介して所望のレベルに昇圧した後に整流回路１３（平滑回路を含む）で整流平滑して出力する直流直流変換回路と、直流直流変換回路の直流出力電圧を正弦波の交流電圧に変換する直流交流変換回路１４と、直流交流変換回路１４から負荷２への給電路を開閉する開閉要素１５と、直流交流変換回路１４の出力から高調波成分を除去するフィルタ１６と、直流直流変換回路並びに直流交流変換回路１４の動作を制御する電源制御回路１７とを備えている。但し、バッテリ１はグランド（自動車の車体）に接地されている。
【００２３】
昇圧回路１１は、絶縁トランス１２並びに整流回路１３とともに従来周知の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータからなる直流直流変換回路を構成しており、電源制御回路１７によりスイッチング素子のスイッチング周波数やオンデューティ比を調整することによって入力電圧を所望のレベルにまで昇圧することができる。また、直流交流変換回路１４は、例えば従来周知であるフルブリッジ型のインバータ回路からなり、インバータ回路を構成するスイッチング素子のスイッチング周波数やオンデューティ比を調整することで整流回路１３から出力される直流電圧を所定周波数（例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の正弦波交流電圧に変換することができる。なお、電源制御回路１７は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成することが可能であるが、具体的な構成については従来周知であるから説明を省略する。
【００２４】
一方、本実施形態の漏電検出装置２０は、図１に示すように互いに抵抗値が等しく直流交流変換回路１４の入力端間に直列接続される２つの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に一端が接続される検出抵抗Ｒｓと、この検出抵抗Ｒｓの他端とグランドの間に挿入されるコンデンサＣ０と、検出抵抗Ｒｓにおける電圧降下を検出信号Ｖｓとして取り込んでゲイン調整する増幅器２１と、検出信号Ｖｓを信号処理することで漏電発生を判定する第１の判定部２２とを備えている。本実施形態では、検出抵抗Ｒｓとグランドの間にコンデンサＣ０を挿入することにより漏電検出装置２０をグランドから直流的に絶縁している。
【００２５】
第１の判定部２２は、図２に示すように検出信号Ｖｓに含まれる正弦波交流電圧の周波数（例えば、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）に略等しい周波数成分のみを取り出すためのバンドパスフィルタ２２ａと、バンドパスフィルタ２２ａを通過した検出信号Ｖssの実効値Ｖss_rmsを求める実効値算出部２２ｂと、実効値算出部２２ｂで算出された検出信号Ｖssの実効値Ｖss_rmsを所定の閾値Ｖｒ１と比較するコンパレータ２２ｃとを具備し、検出信号Ｖssの実効値Ｖss_rmsが閾値Ｖｒ１を超えたときに漏電発生と判定して判定信号Ｖｊ１を出力する。但し、検出信号Ｖｓを全波整流した後に積分回路により平滑することで上記実効値演算と同様の直流の検出信号Ｖss2を生成して漏電発生の判定を行うことも可能である。
【００２６】
而して、本実施形態においては、電源装置１０の絶縁トランス１２の２次側がグランドから切り離されてフローティング状態となっているから、漏電事故が発生していなければ検出抵抗Ｒｓには電流（暗電流）が流れず、検出信号Ｖｓも出力されないが、電源装置１０とグランドの間で絶縁破壊が生じた場合には検出抵抗Ｒｓに漏洩電流が流れることから、第１の判定部２２で漏電発生と判定されることになる。以下、第１の判定部２２における漏電発生の判定動作を説明する。
【００２７】
図３に示すように電源装置１０から負荷２への給電路とグランドの間で絶縁破壊が発生した場合を考える。なお、図３における３は前記給電路の正極側で絶縁破壊が発生した場合の絶縁破壊抵抗（又は人体抵抗）、４は前記給電路の負極側で絶縁破壊が発生した場合の絶縁破壊抵抗（又は人体抵抗）をそれぞれ示している。この場合、グランドを介して絶縁破壊抵抗３又は４、検出抵抗Ｒｓ並びに分圧抵抗Ｒ１又はＲ２に漏洩電流が流れ、検出抵抗Ｒｓの両端に検出電圧Ｖｓが発生する。このときの検出電圧Ｖｓは、図４に示すように電源装置１０から出力される正弦波交流電圧の周波数と等しい正弦波交流電圧となる。但し、漏洩電流が何れの絶縁破壊抵抗３，４を介して流れるかによって検出電圧Ｖｓの位相と電源装置１０の出力電圧の位相とが一致しない場合もある。そして、第１の判定部２２では、電源装置１０の出力電圧周波数に等しい周波数成分をバンドパスフィルタ２２ａを利用して取り出し、バンドパスフィルタ２２ａを通過した検出信号Ｖssの実効値Ｖss_rmsを実効値算出部２２ｂで算出するとともに、実効値算出部２２ｂで算出された検出信号Ｖssの実効値Ｖss_rmsをコンパレータ２２ｃにて所定の閾値Ｖｒ１と比較し、検出信号Ｖssの実効値Ｖss_rmsが閾値Ｖｒ１を超えたときに漏電発生と判定して判定信号Ｖｊ１を出力する。
【００２８】
ここで、本実施形態においては検出抵抗Ｒｓとグランドの間にコンデンサＣ０を挿入することにより直流直流変換回路の出力側をグランドから直流的に絶縁しているため、グランドに対する直流直流変換回路の出力側の耐圧が向上でき、しかも、絶縁トランス１２に絶縁破壊が生じても絶縁トランス１２の２次側の高電圧が１次側に印加されることがないから安全性も向上できるものである。
【００２９】
ところで、電源装置１０が正弦波ではなく矩形波の交流電圧を作成する場合には、図６に示すように検出電圧Ｖｓが電源装置１０から出力される矩形波交流電圧の周波数と等しい矩形波交流電圧となるから、図５に示すように第１の判定部２２を実効値算出部２２ｂとコンパレータ２２ｃとで構成すれば良い。なお、矩形波交流電圧を出力する電源装置１０では、フルブリッジ型のインバータ回路からなる直流交流変換回路１４において直流直流変換回路の出力電圧を周期的に極性反転することにより、直流電圧を矩形波の交流電圧に変換すればよいから、正弦波交流電圧に変換する場合のようにインバータ回路のスイッチング素子をＰＷＭ制御する必要が無く、インバータ回路のスイッチング素子のオン期間を調整するだけでよく電源制御回路１７における制御が非常に簡単になる。なお、直流交流変換回路１４の出力を矩形波交流電圧とした場合にはフィルタ１６は不要である。
【００３０】
（実施形態２）
本実施形態は、検出素子としてコンデンサＣｓを用いるとともに、実施形態１における第１の判定部２２の代わりに第３の判定部２３を具備した点に特徴を有するものであって、他の構成は実施形態１と共通であるから図示並びに説明は省略する。
【００３１】
第３の判定部２３は、図７に示すように検出信号Ｖｓの直流成分のみを取り出すためのローパスフィルタ２３ａと、ローパスフィルタ２３ａを通過した検出信号Ｖsdをそれぞれ所定の閾値Ｖｒ２，Ｖｒ３と比較する２つのコンパレータ２３ｂ，２３ｃとを具備し、検出信号Ｖsdが閾値Ｖｒ２又はＶｒ３を超えたときに漏電発生と判定して判定信号Ｖｊ２_１又はＶｊ２_２を出力する。
【００３２】
図８に示すように電源装置１０内部の整流回路１３と直流交流変換回路１４の間で絶縁破壊（絶縁不良）による漏電が発生した場合を考える。なお、図８における５，６はそれぞれ正極及び負極の通電経路とグランドの間の絶縁破壊抵抗を示している。この場合、グランドを介して絶縁破壊抵抗５又は６、コンデンサＣｓ並びに分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２に漏洩電流が流れる経路が存在するが、当該経路中にコンデンサＣｓ，Ｃ０が挿入されていることから直流の漏洩電流は流れない。しかし、上述のようにグランドと絶縁されている直流直流変換回路の出力線の少なくとも一方が絶縁破壊抵抗５又は６を介してグランドに接地された状態であれば、検出用のコンデンサＣｓが漏洩電流により充電されてその両端に電位差（検出電圧Ｖｓ）が発生する。このときの検出電圧Ｖｓは、図９（ａ）（ｂ）に示すように直流電圧となり、漏電発生箇所（前記通電経路の正極側又は負極側）に応じて極性が変化する。そして、第３の判定部２３では、検出信号Ｖｓの直流成分のみをローパスフィルタ２３ａを利用して取り出し、ローパスフィルタ２３ａを通過した検出信号Ｖsdをそれぞれコンパレータ２３ｂ，２３ｃで所定の閾値Ｖｒ２，Ｖｒ３と比較し、検出信号Ｖsdが閾値Ｖｒ２又はＶｒ３を超えたときに漏電発生と判定して判定信号Ｖｊ２_１又はＶｊ２_２を出力する。
【００３３】
実施形態１における第１の判定部２２では電源装置１０から負荷２への給電路で発生する漏電を検出することが可能であるのに対し、上述のように第３の判定部２３では電源装置１０内部の整流回路１３と直流交流変換回路１４の間で発生する漏電を検出することが可能である。また、実施形態１と同様にコンデンサＣ０を挿入して直流直流変換回路の出力側をグランドから直流的に絶縁しているから出力側の耐圧が向上するとともに、絶縁トランス１２の２次側の高電圧が１次側に印加されるのを防いで安全性が向上する。
【００３４】
（実施形態３）
本実施形態は、実施形態１における第１の判定部２２の代わりに第２の判定部２４を具備した点に特徴を有するものであって、他の構成は実施形態１と共通であるから図示並びに説明は省略する。
【００３５】
第２の判定部２４は、図１０に示すように検出信号Ｖｓに含まれるチョッピング周波数（昇圧回路１１におけるスイッチング周波数）に等しい周波数成分のみを取り出すためのハイパスフィルタ２４ａと、ハイパスフィルタ２４ａを通過した検出信号Ｖscの実効値Ｖsc_rmsを求める実効値算出部２４ｂと、実効値算出部２４ｂで算出された検出信号Ｖscの実効値Ｖsc_rmsを所定の閾値Ｖｒ４と比較するコンパレータ２４ｃとを具備し、検出信号Ｖscの実効値Ｖsc_rmsが閾値Ｖｒ４を超えたときに漏電発生と判定して判定信号Ｖｊ３を出力する。
【００３６】
図１１に示すように電源装置１０内部の絶縁トランス１２の２次側と整流回路１３の間で絶縁破壊（絶縁不良）による漏電が発生した場合を考える。なお、図１１における７，８はそれぞれ正極及び負極の通電経路とグランドの間の絶縁破壊抵抗を示している。この場合、グランドを介して絶縁破壊抵抗７又は８、検出抵抗Ｒｓ並びに分圧抵抗Ｒ１又はＲ２に漏洩電流が流れ、検出抵抗Ｒｓ３の両端に検出電圧Ｖｓが発生する。このときの検出電圧Ｖｓは、図１２に示すように昇圧回路１１のスイッチング素子をスイッチングさせるスイッチング周波数に略等しい周波数の高周波電圧となる。そして、第２の判定部２４では、昇圧回路１１におけるスイッチング周波数に等しい周波数成分のみをハイパスフィルタ２４ａを利用して検出信号Ｖｓから取り出し、ハイパスフィルタ２４ａを通過した検出信号Ｖscの実効値Ｖsc_rmsを実効値算出部２４ｂで算出するとともに、実効値算出部２４ｂで算出された検出信号Ｖscの実効値Ｖsc_rmsをコンパレータ２４ｃで所定の閾値Ｖｒ４と比較し、検出信号Ｖscの実効値Ｖsc_rmsが閾値Ｖｒ４を超えたときに漏電発生と判定して判定信号Ｖｊ３を出力する。なお、検出信号Ｖｓから取り出す周波数成分は昇圧回路１１におけるスイッチング周波数にほぼ等しい周波数であれば漏電発生の判定は可能である。
【００３７】
実施形態１における第１の判定部２２では電源装置１０から負荷２への給電路で発生する漏電を検出することが可能であり、実施形態２における第３の判定部２３では電源装置１０内部の整流回路１３と直流交流変換回路１４の間で発生する漏電を検出することが可能であるのに対し、上述のように第２の判定部２４では電源装置１０内部の絶縁トランス１２の２次側と整流回路１３の間で発生する漏電を検出することが可能である。また、実施形態１，２と同様に検出抵抗Ｒｓとグランドの間にコンデンサＣ０を挿入して直流直流変換回路の出力側をグランドから直流的に絶縁しているから出力側の耐圧が向上するとともに、絶縁トランス１２の２次側の高電圧が１次側に印加されるのを防いで安全性が向上する。
【００３８】
（実施形態４）
本実施形態は、図１３に示すように実施形態１〜３における第１の判定部２２、第３の判定部２３、第２の判定部２４を備える点に特徴を有するものである。また、検出素子として実施形態２と同様にコンデンサＣｓを用いている。
【００３９】
而して、実施形態１〜３で説明したように第１〜第３の判定部２２〜２４により各々異なる箇所の漏電発生を検出することができるが、逆に言うと、第１の判定部２２から判定信号Ｖｊ１が出力されたということは漏電発生箇所が電源装置１０から負荷２への給電路であることを示している。また、第３の判定部２３から判定信号Ｖｊ２_１又はＶｊ２_２が出力されたということは漏電発生箇所が電源装置１０内部の整流回路１３と直流交流変換回路１４の間であることを示している。さらに第２の判定部２４から判定信号Ｖｊ３が出力されたということは漏電発生箇所が電源装置１０内部の絶縁トランス１２の２次側と整流回路１３の間であることを示している。
【００４０】
すなわち、本実施形態の漏電検出装置２０は第１〜第３の判定部２２〜２４を備えているため、個々の判定部２２〜２４の判定結果から漏電発生の有無だけでなく漏電発生箇所も併せて検出することができ、しかも、複数箇所で同時に漏電が発生した場合にはそれらの漏電発生及び漏電発生箇所を同時に検出することができる。但し、本実施形態では第１〜第３の判定部２２〜２４を全て備える構成を例示したが、必要に応じてこれら３つの判定部２２〜２４の内の少なくとも何れか２つの判定部を備える構成としても構わない。
【００４１】
（実施形態５）
本実施形態の漏電検出装置２０は、図１４に示すように分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２及び検出用のコンデンサＣｓ、増幅器２１並びに信号処理回路部２５で構成される。なお、本実施形態における電源装置１０は実施形態１と共通であるから説明は省略する。
【００４２】
信号処理回路部２５はマイクロコンピュータを主構成要素とし、図１５に示すようにレベル判定部２５ａ、波形判定部２５ｂ、漏電判定部２５ｃ、外部出力部２５ｄ並びに通信部２５ｅを具備している。なお、増幅器２１で増幅されたアナログの検出信号Ｖｓは、マイクロコンピュータの持つＡ／Ｄ変換機能を用いてデジタルの検出信号データに変換されて一旦メモリ（図示せず）に格納される。レベル判定部２５ａは、前記メモリから読み出した検出信号データにフィルタ処理及び実効値演算処理を施して検出信号Ｖｓのレベルを求め、そのレベルを所定の閾値（基準データ）と比較することで漏電電流のレベルを判定する。波形判定部２５ｂは、前記メモリから読み出した検出信号データから元の検出信号Ｖｓの波形を求め、その波形が予め設定されている複数の波形パターン（基準データ）、具体的には図４に示した正弦波（電源装置１０の出力が矩形波交流電圧の場合には図６に示した矩形波）、図９に示した直線波形、又は図１２に示した鋸波形の何れに最も近いかをパターンマッチング等の方法で判定する。
【００４３】
漏電判定部２５ｃは、レベル判定部２５ａのレベル判定結果から漏電発生の有無を判定するとともに波形判定部２５ｂの波形判定結果から漏電発生箇所の判定を行い、漏電発生及び漏電発生箇所を示すデータを外部出力部２５ｄ及び通信出力部２５ｅに出力する。外部出力部２５ｄは、漏電判定部２５ｃから前記データが入力されると、漏電発生箇所に適した処置、例えば漏電発生箇所が電源装置１０から負荷２への給電路である場合に開閉要素１５を開く処置や、漏電発生箇所が電源装置１０内部である場合に昇圧回路１１や直流交流変換回路１４の動作を停止する処置などを行うための制御信号を電源制御回路１７等に出力する。また通信部２５ｅは、漏電判定部２５ｃから入力された前記データを通信ケーブルを介して自動車に搭載されている電子制御装置、いわゆるＥＣＵ（Electric Control Unit）に送信するものであり、通信プロトコルとしては、例えば自動車内のＬＡＮ規格であるＣＡＮ（Controller Area Network）を利用すればよい。そして、このように漏電の発生及びその発生箇所の情報を電子制御装置に送信し、電子制御装置によってそれらの情報を映像や文字あるいは音声等を用いて自動車の使用者に知らせるようにすれば、安全性のさらなる向上が図れる。
【００４４】
而して、本実施形態の漏電検出装置２０においても実施形態４と同様に、信号処理回路部２５による信号処理結果から漏電発生の有無だけでなく漏電発生箇所も併せて検出することができる。但し、本実施形態では波形判定部２５ｂにおいて、第１〜第３の判定部２２〜２４に対応する３種類の波形判定を行っているが、何れか１種類若しくは２種類の波形判定を行うようにしても構わない。また、信号処理回路部２５の機能を電源装置１０の電源制御回路１７を構成するマイクロコンピュータで実現すれば、回路構成の簡素が図れるという利点がある。
【００４５】
ところで、上述の実施形態１〜５では分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を直流交流変換回路１４の入力端間に接続したが、直流交流変換回路１４の出力端間に分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を接続しても同様に漏電を検出することは可能である。また、分圧素子並びに検出素子として抵抗以外のインピーダンス素子（例えばコンデンサ）を用いても同様の効果を奏する。但し、分圧素子及び検出素子としてコンデンサを用いた場合、漏電検出装置２０と直流直流変換回路とが直流的に絶縁されるとともに分圧素子（コンデンサ）には定常時において直流電流が流れないことから耐圧が向上するという利点がある。それに対して分圧素子及び検出素子として抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒｓを用いた場合には一般に抵抗素子の抵抗値がコンデンサの容量値に比較してばらつきが小さいことから、直流直流変換回路の出力電圧を精度良く検出できるという利点がある。また、２つの分圧素子に何れも抵抗を用いた場合には２つの分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２に常時直流電流（暗電流）が流れて無駄な電力が消費されるために電源装置１０の電力変換効率が低下してしまうことになるが、２つの分圧素子の少なくとも何れか一方にコンデンサを用いれば、分圧素子に定常的に直流電流が流れることがなくなって無駄な電力消費が抑えられるから電源装置１０の電力変換効率の低下が防止できるものである。
【００４６】
（実施形態６）
本実施形態は、図１６に示すようにフィルタ１６とは別に直流交流変換回路１４の出力側に分圧素子並びに検出素子を利用したフィルタ回路を備えた点に特徴があり、その他の構成は実施形態４と共通である。よって、実施形態４と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図１６に示すように直流交流変換回路１４の出力端間に直列接続される２つのコンデンサＣ１，Ｃ２と、その接続点とグランドの間に挿入されるコンデンサＣ３とでフィルタ回路が形成されている。このフィルタ回路は、電源装置１０から出力線に重畳して外部に漏れる高周波ノイズを除去するものであって、出力線のグランドに対する電位を安定させて雑音端子電圧の低減に寄与する。
【００４８】
而して、本実施形態では分圧素子並びに検出素子となるコンデンサＣ１〜Ｃ３によって直流交流変換回路１４の出力に含まれる高周波ノイズを除去することができる。言い換えると、分圧素子並びに検出素子をフィルタ回路と兼用することで回路素子の削減による回路構成の簡素化並びにコストダウンが図れるという利点がある。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、検出素子とグランドの間にコンデンサを挿入したので、直流直流変換回路の出力側とグランドとの間が前記コンデンサによって直流的に絶縁されるため、直流直流変換回路の出力側の耐圧が向上でき、しかも、絶縁トランスに絶縁破壊が生じても絶縁トランスの２次側の高電圧が１次側に印加されることがないから安全性も向上できる。
【００５０】
請求項２の発明によれば、分圧素子には直流電流が流れなくなるから無駄な電力消費を防ぐことができる。
【００５１】
請求項３の発明によれば、第１及び第２の判定処理にてそれぞれの検出箇所における漏電が検出できるから、漏電の有無だけでなくその発生箇所も同時に検出可能となる。しかも、複数箇所で同時に漏電が発生した場合にはそれらの漏電発生及び漏電発生箇所を同時に検出することができる。
【００５２】
請求項４の発明によれば、それぞれの判定処理にてそれぞれの検出箇所における漏電が検出できるから、漏電の有無だけでなくその発生箇所も同時に検出可能となる。しかも、複数箇所で同時に漏電が発生した場合にはそれらの漏電発生及び漏電発生箇所を同時に検出することができる。
【００５３】
請求項５の発明によれば、分圧素子並びに検出素子となるコンデンサによって直流交流変換回路の出力に含まれる高調波ノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の漏電検出装置並びに電源装置を示す回路ブロック図である。
【図２】同上における第１の判定部を示すブロック図である。
【図３】第１の判定部の動作説明図である。
【図４】第１の判定部の動作説明用の波形図である。
【図５】電源装置が矩形波交流電圧を出力する場合の第１の判定部を示すブロック図である。
【図６】電源装置が矩形波交流電圧を出力する場合の第１の判定部の動作説明用の波形図である。
【図７】実施形態２における第２の判定部を示すブロック図である。
【図８】第２の判定部の動作説明図である。
【図９】第２の判定部の動作説明用の波形図である。
【図１０】実施形態３における第３の判定部を示すブロック図である。
【図１１】第３の判定部の動作説明図である。
【図１２】第３の判定部の動作説明用の波形図である。
【図１３】実施形態４の漏電検出装置並びに電源装置を示す回路ブロック図である。
【図１４】実施形態５の漏電検出装置並びに電源装置を示す回路ブロック図である。
【図１５】同上における信号処理回路部を示すブロック図である。
【図１６】実施形態６の漏電検出装置並びに電源装置を示す回路ブロック図である。
【図１７】従来例を示す回路図である。
【図１８】同上の動作説明図である。
【図１９】他の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１０電源装置
２０漏電検出装置
２１増幅器
２２第１の判定部
Ｒ１，Ｒ２分圧抵抗
Ｒｓ検出抵抗
Ｃ０コンデンサ

Claims

直流電源から供給される直流電圧をチョッピングするとともに絶縁トランスを介して所望のレベルに昇圧した後に整流平滑して出力する直流直流変換回路と、直流直流変換回路から出力される直流電圧を交流電圧に変換する直流交流変換回路とを有し、グランドと電気的に絶縁された状態で動作して負荷に交流電圧を供給する電源装置の漏電を検出する漏電検出装置であって、互いにインピーダンス値が等しく直流交流変換回路の入力端間又は出力端間に直列接続される２つの分圧素子と、分圧素子の接続点に一端が接続される検出素子と、この検出素子の他端と前記グランドの間に挿入されるコンデンサと、検出素子における電圧降下を検出信号として取り込み且つ取り込んだ検出信号を信号処理して漏電の有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする漏電検出装置。
前記分圧素子の少なくとも何れか一方をコンデンサとしたことを特徴とする請求項１記載の漏電検出装置。
前記判定手段は、検出信号に含まれる前記交流電圧の実効値を所定の閾値と比較することで漏電を判定する第１の判定処理と、検出信号に含まれる前記チョッピング周波数に等しい周波数成分の実効値を所定の閾値と比較することで漏電を判定する第２の判定処理とを行うことを特徴とする請求項１又は２記載の漏電検出装置。
前記検出素子がコンデンサからなり、前記判定手段は、検出信号に含まれる前記交流電圧の実効値を所定の閾値と比較することで漏電を判定する第１の判定処理又は検出信号に含まれる前記チョッピング周波数に等しい周波数成分の実効値を所定の閾値と比較することで漏電を判定する第２の判定処理の少なくとも何れか一方と、検出信号に含まれる直流成分を極性に応じた所定の閾値と比較することで漏電を判定する第３の判定処理とを行うことを特徴とする請求項１又は２記載の漏電検出装置。
直流交流変換回路の出力端間に接続される前記分圧素子並びに検出素子をコンデンサとしたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の漏電検出装置。