JP4248480B2 - Leakage detection method - Google Patents
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Description
本発明は、接地電位部から絶縁された直流電源と一端側が接地電位部に接続された充電用のコンデンサの他端側とを接続したときにおける前記コンデンサの充電状態に基づいて、前記直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定する漏電検出方法に関する。 The present invention is based on the state of charge of the capacitor when the DC power source insulated from the ground potential portion and the other end side of the charging capacitor whose one end side is connected to the ground potential portion, The present invention relates to a leakage detection method for determining whether or not a leakage has occurred with a ground potential portion.
上記したような接地電位部から絶縁された直流電源としては、例えば、電動モータによって駆動走行するようにした電動車両、あるいは、エンジンと電動モータとを併用して駆動走行するようにしたハイブリッド車両等において、電動モータに駆動用電力を供給するための直流電源等がある。このようなハイブリッド車両等に搭載される直流電源は、低電圧のバッテリーを多数直列接続して例えば200V以上の高電圧にて電動モータを駆動する構成となっているが、このような直流電源は車両の接地電位部に対して電気的に絶縁された状態となっている。 Examples of the DC power source insulated from the ground potential section as described above include, for example, an electric vehicle that is driven by an electric motor, or a hybrid vehicle that is driven by using an engine and an electric motor in combination. There is a direct current power source for supplying driving electric power to the electric motor. A DC power source mounted in such a hybrid vehicle has a configuration in which a number of low-voltage batteries are connected in series to drive an electric motor at a high voltage of, for example, 200 V or more. The vehicle is electrically insulated from the ground potential portion of the vehicle.
ところで、上記したような直流電源において車両の接地電位部に対して漏電が発生していると、接地電位部を通して無用な電流が流れる等、使用上の安全性を確保することができないので、このような漏電が発生しているような場合には、例えば、運転者に報知したり、電源供給を遮断させる等の安全対策を採るために直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定することが従来より行われている。 By the way, in the DC power supply as described above, if a leakage occurs with respect to the ground potential portion of the vehicle, useless current flows through the ground potential portion, so safety in use cannot be ensured. In such a case, the leakage occurs between the DC power supply and the ground potential part in order to take safety measures such as notifying the driver or cutting off the power supply. It has been conventionally performed to determine whether or not.
そして、上記したような直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定するための方法として、従来では、次のような方法があった。
すなわち、接地電位部から絶縁された直流電源の正極又は負極のいずれかの箇所と充電用のコンデンサの他端側とを設定時間が経過する間接続させ、その接続を終了させたときのコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出動作を実行して、その電圧検出動作にて検出されたコンデンサの端子間電圧を予め設定された判定用テーブルに当てはめて直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定するようにしたものがあった(例えば、特許文献1参照。)。
Conventionally, as a method for determining whether or not a leakage has occurred between the DC power source and the ground potential unit as described above, there has been the following method.
That is, either the positive electrode or negative electrode portion of the DC power source insulated from the ground potential portion and the other end side of the charging capacitor are connected for a set time, and the capacitor when the connection is terminated is connected. A voltage detection operation for detecting the voltage between terminals is executed, and the voltage between the terminals of the capacitor detected in the voltage detection operation is applied to a preset judgment table to cause a leakage between the DC power source and the ground potential part. In some cases, it is determined whether or not the above has occurred (for example, see Patent Document 1).
前記判定テーブルは、前記直流電源の正極と負極との間の電圧(電源電圧)と上述した電圧検出動作にて検出されたコンデンサの端子間電圧との関係が、絶縁抵抗が低下していない正常な状態であるか、あるいは、絶縁抵抗が劣化して絶縁異常を起こしている状態であるかを判別することができるようにマップデータとして表したものである。さらに説明を加えると、上記したような直流電源は、例えば電動モータ等の負荷に対して電力を供給するものであり、直流電源の正極と負極との間の電圧(電源電圧)は負荷に対する電力供給状態に応じて変動することがある。そこで、このような直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定する場合に、直流電源の電源電圧を種々変化させたときのコンデンサの端子間電圧に対する複数の漏電判定用の基準値をマップデータとして記憶しておくのである。 In the determination table, the relationship between the voltage (power supply voltage) between the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply and the voltage between the terminals of the capacitor detected by the voltage detection operation described above is normal, and the insulation resistance is not lowered. It is expressed as map data so that it is possible to determine whether the state is in the normal state or the state in which the insulation resistance has deteriorated to cause the insulation abnormality. Further, the DC power supply as described above supplies power to a load such as an electric motor, and the voltage (power supply voltage) between the positive electrode and the negative electrode of the DC power supply is the power to the load. May vary depending on supply conditions. Therefore, when it is determined whether or not a leakage has occurred between the DC power supply and the ground potential portion, a plurality of leakages with respect to the voltage across the terminals of the capacitor when the power supply voltage of the DC power supply is variously changed. The reference value for determination is stored as map data.
上記したような従来の方法においては、直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定する場合に、前記判定用テーブルとして、直流電源の電源電圧を種々変化させたときのコンデンサの端子間電圧に対する複数の漏電判定用の基準値をマップデータとして作成して記憶しておく必要があり、このような判定用テーブルの作成に手間がかかり煩わしいものとなる不利があった。又、電源電圧が異なる別の直流電源に適用するときには、そのような電源電圧が異なる別の直流電源に対応させて各装置別に新たな判定用テーブルを作成し直さなければならず、電源電圧が異なる複数の直流電源に対して汎用性を持たせた状態で利用することができないといった不利な面もあった。 In the conventional method as described above, when determining whether or not a leakage has occurred between the DC power supply and the ground potential portion, the power supply voltage of the DC power supply was variously changed as the determination table. It is necessary to create and store a plurality of reference values for determining leakage current with respect to the voltage between terminals of the capacitor as map data, which has the disadvantage that it takes time and effort to create such a determination table. It was. In addition, when applying to another DC power supply having a different power supply voltage, a new determination table must be recreated for each device corresponding to the other DC power supply having a different power supply voltage. There was also a disadvantage that it was not possible to use a plurality of different DC power supplies with versatility.
本発明の目的は、漏電判定用の基準の情報として複数の電圧に対応して複数の判定用データをマップ化するといった煩わしい手間がかかることがなく、しかも、直流電源の電圧変動の影響を受けることなく漏電検出を行うことが可能であり、電源電圧が異なる複数の直流電源であっても直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定することが可能となる漏電検出方法を提供する点にある。 The object of the present invention is not to bother the troublesome task of mapping a plurality of determination data corresponding to a plurality of voltages as reference information for determining a leakage current, and is also affected by voltage fluctuations of the DC power supply. It is possible to determine whether or not a leakage has occurred between the DC power supply and the ground potential portion even when the plurality of DC power supplies have different power supply voltages. It is in providing a leakage detection method.
請求項1の記載の漏電検出方法は、接地電位部から絶縁された直流電源と一端側が接地電位部に接続された充電用のコンデンサの他端側とを接続したときにおける前記コンデンサの充電状態に基づいて、前記直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定する漏電検出方法であって、前記直流電源と前記コンデンサの他端側とを検出用設定時間が経過する間だけ接続してその接続を終了したときの前記コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出動作を、前記検出用設定時間を異ならせて実行し、前記検出用設定時間を異ならせて実行した前記電圧検出動作にて得られた端子間電圧の比率と予め設定した判定用基準値とを対比することにより、前記直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定する方法である。
The leakage detection method according to
上記方法によれば、前記直流電源と前記コンデンサの他端側とを検出用設定時間が経過する間だけ接続してその接続を終了したときのコンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出動作を前記検出用設定時間を異ならせて実行するのである。
説明を加えると、直流電源が接地電位部に対して絶縁抵抗が低下して漏電が発生している状態で直流電源とコンデンサの他端側とを接続すると、低下している絶縁抵抗を通してコンデンサに電流が流れて充電されることになる。つまり、直流電源とコンデンサの他端側とを接続すると、直流電源のコンデンサに対する接続箇所、コンデンサ、接地電位部、絶縁抵抗、及び、直流電源の漏電箇所の夫々が電気的に接続されて充電回路が形成され、その充電回路を通して充電電流が流れてコンデンサが充電されることになる。そのときコンデンサの端子間電圧は指数関数的に増加していくことになるが、コンデンサの端子間電圧の増加傾向は、前記充電回路に印加される電圧の大きさと前記充電回路の時定数の大きさとによって定まるものである。そして、この充電回路の時定数は、コンデンサの容量と直流電源と接地電位部との間の絶縁抵抗とによって定まるが、直流電源の電源電圧が変化していると、前記充電回路に印加される電圧の大きさは変化することになる。
According to the above method, the voltage detection operation of detecting the voltage between the terminals of the capacitor when the DC power source and the other end of the capacitor are connected only for the detection set time elapses and the connection is terminated. It is executed with different detection set times.
In other words, if the DC power supply is connected to the other end of the capacitor when the DC power supply is connected to the other end of the capacitor when the insulation resistance of the DC power supply is reduced with respect to the ground potential, A current flows and is charged. In other words, when the DC power supply and the other end of the capacitor are connected, the connection point to the capacitor of the DC power supply, the capacitor, the ground potential section, the insulation resistance, and the leakage point of the DC power supply are electrically connected to each other to form a charging circuit. And a charging current flows through the charging circuit to charge the capacitor. At that time, the voltage between the terminals of the capacitor increases exponentially, but the increasing tendency of the voltage between the terminals of the capacitor depends on the magnitude of the voltage applied to the charging circuit and the time constant of the charging circuit. It is determined by Sato. The time constant of the charging circuit is determined by the capacitance of the capacitor and the insulation resistance between the DC power supply and the ground potential portion. When the power supply voltage of the DC power supply is changed, the charging circuit is applied to the charging circuit. The magnitude of the voltage will change.
そこで、前記電圧検出動作を前記検出用設定時間を異ならせて実行し、その検出用設定時間を異ならせて実行した前記電圧検出動作にて得られたコンデンサの端子間電圧の比率と予め設定した判定用基準値とを対比することにより、直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定するのである。このとき、絶縁抵抗が充分大きく漏電が発生していない場合には、直流電源とコンデンサの他端側とを接続してもコンデンサの端子間電圧はほとんど変化しないか又は非常にゆるやかに上昇することになる。これに対して漏電が発生して絶縁抵抗が小さくなっている場合には、前記コンデンサの端子間電圧は短時間の間に上昇することになる。そして、検出用設定時間を異ならせて前記電圧検出動作を実行して得られた端子間電圧の比率は、上記したような充電回路に印加される電圧の大きさによる影響を受けずに、絶縁抵抗の大きさに対応するものである。 Therefore, the voltage detection operation is performed with the detection setting time being different, and the ratio between the terminals of the capacitor obtained in the voltage detection operation performed with the detection setting time being different is set in advance. By comparing with the reference value for determination, it is determined whether or not a leakage occurs between the DC power supply and the ground potential portion. At this time, if the insulation resistance is sufficiently large and no leakage has occurred, the voltage between the terminals of the capacitor will hardly change or rise very slowly even if the DC power supply is connected to the other end of the capacitor. become. On the other hand, when leakage occurs and the insulation resistance is small, the voltage between the terminals of the capacitor rises in a short time. The ratio of the voltage between the terminals obtained by performing the voltage detection operation with different detection set times is not affected by the magnitude of the voltage applied to the charging circuit as described above, and is insulated. This corresponds to the magnitude of the resistance.
つまり、上記したような端子間電圧の比率と予め設定した判定用基準値とを対比することにより、例えば絶縁抵抗が判定用基準値に対応する値よりも小さいか否か、すなわち、直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定することが可能となるのである。すなわち、判別処理に先立って、前記判定用基準値を予め設定して記憶しておくだけでよく、複数の電圧に対応して複数の判定用データをマップ化するといった煩わしい手間がかかることがなく、簡単な処理で対応できる。 That is, by comparing the ratio of the voltage between the terminals as described above with a predetermined reference value for determination, for example, whether or not the insulation resistance is smaller than a value corresponding to the reference value for determination, that is, the DC power supply and It is possible to determine whether or not a leakage has occurred between the ground potential portion. That is, prior to the determination process, it is only necessary to set and store the determination reference value in advance, and there is no troublesome process of mapping a plurality of determination data corresponding to a plurality of voltages. Can be handled with simple processing.
又、上述したような端子間電圧の比率は、充電回路に印加される電圧の大きさの違いにかかわらず絶縁抵抗の大きさに対応するので、直流電源の電源電圧が変動している場合であっても、漏電しているか否かを適正に判別することができる。しかも、上記漏電検出方法を電源電圧が異なる直流電源を有する別のシステムに適用した場合であっても、その直流電源が漏電しているか否かを適正に判別することが可能となる。 Moreover, since the ratio of the voltage between the terminals as described above corresponds to the magnitude of the insulation resistance regardless of the magnitude of the voltage applied to the charging circuit, the power supply voltage of the DC power supply fluctuates. Even if it exists, it can be discriminate | determined appropriately whether it is leaking. Moreover, even when the leakage detection method is applied to another system having a DC power supply having a different power supply voltage, it is possible to appropriately determine whether or not the DC power supply is leaking.
従って、漏電判定用の処理を実行するのに先立って、複数の電圧に対応して複数の判定用データを用いてマップデータを作成して記憶させておくといった煩わしい手間がかかることがなく、しかも、直流電源の電圧変動の影響を受けることなく漏電検出を行うことが可能であり、電源電圧が異なる複数の直流電源であっても直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定することが可能となる漏電検出方法を提供できるに至った。 Therefore, prior to executing the leakage determination process, there is no troublesome trouble of creating and storing map data using a plurality of determination data corresponding to a plurality of voltages, and It is possible to detect leakage without being affected by fluctuations in the voltage of the DC power supply, and whether there is a leakage between the DC power supply and the ground potential even with multiple DC power supplies with different power supply voltages It has become possible to provide a leakage detection method that makes it possible to determine whether or not.
請求項2に記載の漏電検出方法は、請求項1に記載の漏電検出方法に加えて、前記電圧測定動作において、前記直流電源における正極と負極との間を複数の抵抗によって分圧した中間電位部と前記コンデンサの他端側とを接続するようにした方法である。
In addition to the leakage detection method according to
請求項2に記載の漏電検出方法によれば、前記電圧測定動作において、直流電源における正極と負極との間を複数の抵抗によって分圧した中間電位部とコンデンサの他端側とを接続するようにしているので、前記端子間電圧の比率と前記判定用基準値とを対比して直流電源が漏電しているか否かを判別する処理を1回行うだけで直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定することが可能となる。
According to the leakage detection method of
説明を加えると、直流電源における正極あるいは負極のいずれかに対して前記コンデンサの他端側を接続する構成とした場合には、例えば、直流電源における正極にコンデンサの他端側を接続するときには、その直流電源における正極における漏電が発生していてもそのことを検出することができない不利があり、直流電源における負極にコンデンサの他端側を接続するときには、その直流電源における負極における漏電が発生していてもそのことを検出することができない不利があるが、請求項2に記載の漏電検出方法によれば、直流電源の負極側で漏電している場合及び直流電源の正極側で漏電している場合のいずれの場合であっても、前記中間電位部とコンデンサの他端側とを接続すると、コンデンサが充電されることになるので、そのときのコンデンサの端子間電圧を測定することによって直流電源が漏電しているか否かを判別することができる。
In addition, when the other end side of the capacitor is connected to either the positive electrode or the negative electrode in the DC power source, for example, when connecting the other end side of the capacitor to the positive electrode in the DC power source, There is a disadvantage that it is not possible to detect even if the leakage current at the positive electrode in the DC power supply is generated. When the other end of the capacitor is connected to the negative electrode in the DC power supply, the leakage current at the negative electrode in the DC power supply occurs. However, according to the leakage detection method according to
〔第1実施形態〕
以下、本発明に係る漏電検出方法の実施形態について図面に基づいて説明する。
図1に前記漏電検出方法を実施するための漏電検出装置を示している。この漏電検出装置は、エンジン及び電動モータを動力源として備えて走行装置を駆動するように構成されたハイブリッド車両(図示せず)に搭載される直流電源の接地電位部への漏電を検出するために設けられるものである。
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of a leakage detection method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a leakage detection apparatus for carrying out the leakage detection method. This leakage detection device is for detecting leakage to a ground potential portion of a DC power source mounted in a hybrid vehicle (not shown) configured to drive a traveling device with an engine and an electric motor as a power source. Is provided.
この漏電検出装置は、図1に示すように、接地電位部1から絶縁された直流電源2における正極と負極との間を2個の分圧抵抗R1,R2によって分圧した中間電位部と充電用のコンデンサ3の他端側とを接続分離自在な漏電検出用スイッチ手段SW1と、前記コンデンサ3の他端側と一端側が接地電位部1に接続された放電用抵抗4の他端側とを接続分離自在な放電用スイッチ手段SW2と、制御手段を構成するマイクロコンピュータ利用の制御装置5等を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, this leakage detection device is charged with an intermediate potential portion obtained by dividing a voltage between a positive electrode and a negative electrode in a
更に説明を加えると、図1に示すように、直流電源2は、低電圧のバッテリーBを多数直列接続して正極側端子と負極側端子との間で約200Vの高電圧を出力する構成となっており、この直流電源2は接地電位部1に対して電気的に絶縁された状態となっており、走行用電動モータなどの負荷Fに電力を供給する構成となっている。そして、前記充電用のコンデンサ3の一端側が接地電位部1に接続されており、漏電検出用スイッチ手段SW1が直流電源2における正極と負極との間を2個の分圧抵抗R1,R2によって分圧した中間電位部と充電用のコンデンサ3の他端側とを接続分離自在な状態で設けられ、漏電検出用スイッチ手段SW1が接続されるコンデンサ3の他端側と接地電位部1との間に、放電用スイッチ手段SW2と放電用抵抗4とが直列接続される状態で設けられている。
Further, as shown in FIG. 1, the
前記漏電検出用スイッチ手段SW1及び前記放電用スイッチ手段SW2は夫々、図2に示すような光電式の半導体リレーHにて構成されている。つまり、遮光性のパッケージ内に発光ダイオード8とフォトMOSFET9とを光学的に結合するように対向する状態で配備して構成され、制御用入力端子10,11に制御用信号が入力され発光ダイオード8が発光すると、フォトMOSFET9がオンして一対のスイッチ用端子12,13が導通状態に切り換わり、制御用信号が入力されないとフォトMOSFET9がオフして一対のスイッチング用出力端子12、13が遮断状態に切り換わる構成となっている。
Each of the leakage detection switch means SW1 and the discharge switch means SW2 is composed of a photoelectric semiconductor relay H as shown in FIG. That is, the light-emitting
従って、前記漏電検出用スイッチ手段SW1におけるフォトMOSFET9がオフすると漏電検出用スイッチ手段SW1が遮断状態となり、前記中間電位部と前記コンデンサ3の他端側とを分離させる状態に切り換わり、漏電検出用スイッチ手段SW1におけるフォトMOSFET9がオンすると、前記中間電位部と前記コンデンサ3の他端側とを接続する接続状態に切り換わることになる。同様にして、前記放電用スイッチ手段SW2におけるフォトMOSFET9がオフすると、前記コンデンサ3の他端側と放電用抵抗4の他端側とを分離させる状態に切り換わり、前記放電用スイッチ手段SW2におけるフォトMOSFET9がオンすると、前記コンデンサ3の他端側と放電用抵抗4の他端側とを接続させる状態に切り換わることになる。
Therefore, when the
次に、この漏電検出装置を用いた漏電検出方法について説明する。すなわち、直流電源2とコンデンサ3の他端側とを検出用設定時間が経過する間だけ接続してその接続を終了したときのコンデンサ3の端子間電圧を検出する電圧検出動作を、前記検出用設定時間を異ならせて2回実行し、その2回の前記電圧検出動作にて得られた2個の端子間電圧の比率と予め設定した判定用基準値とを対比することにより、直流電源2と接地電位部1との間で漏電が発生しているか否かを判定する方法である。説明を加えると、このような漏電が発生しているか否かを判定する処理は制御装置5によって行われることになる。
Next, a leakage detection method using this leakage detection apparatus will be described. That is, the voltage detection operation for detecting the voltage between the terminals of the
すなわち、前記制御装置5は、前記放電用スイッチ手段SW2を遮断して前記漏電検出用スイッチ手段SW1を検出用設定時間が経過する間接続状態にする検出用接続処理、その検出用接続処理の後に前記放電用スイッチ手段SW2を接続状態に切り換えて前記コンデンサ3の端子間電圧を検出する電圧検出処理、その電圧検出処理の検出結果に基づいて前記直流電源2が漏電しているか否かを判別する漏電判別処理夫々を実行する漏電状態判別制御を実行するように構成され、前記検出用接続処理及び前記電圧検出処理の夫々を、前記検出用設定時間を異ならせて2回実行するように構成され、且つ、2回行われた電圧検出処理にて検出された電圧検出値の検出情報に基づいて直流電源2が漏電しているか否かを判別するように構成されている。
That is, the
以下、前記制御装置5の漏電状態判別制御における処理動作について具体的に説明する。
前記制御装置5は、例えば、ハイブリッド車両の全体の運転状態を管理する管理手段(図示せず)から処理の開始が指令されると、この漏電状態判別制御を実行する構成となっている。この漏電状態判別制御としては、図3に示すような処理を実行するように構成されている。
すなわち、処理を開始すると、前回の判別動作にて漏電していることが判別されていなければ、先ず充電用のコンデンサ3が放電されているか否か、言い換えると、コンデンサ3の端子間電圧VC0が0Vであるか否かを確認する(ステップ1、2)。コンデンサ3の端子間電圧VC0が0Vでなければ放電用スイッチ手段SW2を接続状態に切り換えてコンデンサ3の電荷を放電用抵抗4にて放電する(ステップ3)。ステップ1にて、前回の判別動作にて漏電していることが判別されていれば、漏電が発生している状態でコンデンサ3に充電させることは適切でないので、ステップ2以降の処理は実行しないようにしている。
Hereinafter, the processing operation in the earth leakage state determination control of the
The
That is, when the process is started, if it is not determined that the leakage has occurred in the previous determination operation, it is first determined whether or not the charging
次に、遮断状態にある漏電検出用スイッチ手段SW1を検出用設定時間として10msecが経過する間だけ接続状態に切り換えた後に遮断状態に切り換える(ステップ4)。そして、放電用スイッチ手段SW2を接続状態に切り換えて、コンデンサ3の電荷を放電用抵抗4にて放電させ、且つ、コンデンサ3の端子間電圧としての第1端子間電圧Vc1を測定する(ステップ5)。放電用スイッチ手段SW2を接続状態に維持したまま端子間電圧がほぼ零になるまでコンデンサ3の電荷を放電させた後に、放電用スイッチ手段SW2を遮断状態に切り換える(ステップ6,7)。
Next, the leakage detection switch means SW1 in the cut-off state is switched to the connection state only for 10 msec as the set time for detection and then switched to the cut-off state (step 4). Then, the discharging switch means SW2 is switched to the connected state, the electric charge of the
次に、遮断状態にある漏電検出用スイッチ手段SW1を検出用設定時間として20msecが経過する間だけ接続状態に切り換えた後に遮断状態に切り換える(ステップ8)。そして、放電用スイッチ手段SW2を接続状態に切り換えて、コンデンサ3の電荷を放電用抵抗4にて放電させるとともにコンデンサ3の端子間電圧としての第2端子間電圧Vc2を測定する(ステップ9)。放電用スイッチ手段SW2を接続状態に維持したまま端子間電圧がほぼ零になるまでコンデンサ3の電荷を放電させた後に、放電用スイッチ手段SW2を遮断状態に切り換える(ステップ10,11)。
Next, the leakage detecting switch means SW1 in the cut-off state is switched to the connected state only during the lapse of 20 msec as the detection set time and then switched to the cut-off state (step 8). Then, the discharging switch means SW2 is switched to the connected state, and the electric charge of the
次に、放電用スイッチ手段SW2を10msec接続させたときの端子間電圧VC1及び放電用スイッチ手段SW2を20msec接続させたときの端子間電圧VC2により端子間電圧の電圧増加率VRATE=(VC2/VC1)を求める(ステップ12)。この電圧増加率VRATEが、2回の前記電圧検出動作にて得られた2個の端子間電圧、すなわち、端子間電圧VC1及び端子間電圧VC2の比率に対応するものである。 Next, the voltage increase rate V RATE = (Terminal voltage V C1 when the discharge switch means SW2 is connected for 10 msec and the terminal voltage V C2 when the discharge switch means SW2 is connected for 20 msec. V C2 / V C1 ) is obtained (step 12). This voltage increase rate V RATE corresponds to the ratio between the two inter-terminal voltages obtained by the two voltage detection operations, that is, the inter-terminal voltage V C1 and the inter-terminal voltage V C2 .
そして、その電圧増加率VRATEと、実験データを基にして予め設定されている判定用基準値VREFとを比較して、電圧増加率VRATEが判定用基準値VREF以上であれば、絶縁抵抗は基準絶縁抵抗より大きく絶縁抵抗は劣化していない、言いかえると漏電は発生していない正常な状態であると判別する(ステップ13、14)。そして、電圧増加率VRATEが判定用基準値VREFより小であれば、絶縁抵抗は基準絶縁抵抗より小さく絶縁抵抗が劣化している状態、つまり、直流電源2と接地電位部との間で漏電が発生している状態であると判別する(ステップ15)。
Then, the voltage increase rate V RATE is compared with a determination reference value V REF set in advance based on experimental data. If the voltage increase rate V RATE is equal to or higher than the determination reference value V REF , It is determined that the insulation resistance is larger than the reference insulation resistance and the insulation resistance has not deteriorated, in other words, a normal state in which no leakage has occurred (
制御装置5は、前記コンデンサ3の端子間電圧の極性が正方向であるか逆方向であるかによって、漏電している箇所が直流電源2の正極側であるか負極側であるかを判別することができる。この判別処理について説明を加えると、図4(イ)に示すように、直流電源2の負極側で漏電して絶縁抵抗が低下しているときに、漏電検出用スイッチ手段SW1を接続状態にすると、直流電源2の正極、分圧用抵抗R1、漏電検出用スイッチ手段SW1、コンデンサ3、接地電位部1、絶縁抵抗部Rp、直流電源2の負極の夫々により直列回路が構成され、直流電源2における電圧がこの直列回路に印加されて電流が流れてコンデンサ3が充電されることになる。このとき、コンデンサ3は接地電位部1側の端子が負電圧となり反対側端子が正電圧となる状態で充電される。従って、放電用スイッチ手段SW2を接続状態に切り換えると、図4(ロ)に示すように電流が流れて電荷が放電されるので、コンデンサ3の電圧の極性が正方向になる。
The
一方、図5(イ)に示すように、直流電源2の正極側で漏電して絶縁抵抗が低下しているときに、漏電検出用スイッチ手段SW1を接続させるときにも、上記の場合と同様にして直列回路が構成され、直流電源2における電圧がこの直列回路に印加されて、直流電源2の正極から、絶縁抵抗部Rp、接地電位部1、コンデンサ3、漏電検出用スイッチ手段SW1、分圧用抵抗R2の順に電流が流れてコンデンサ3が充電されることになる。このときは、コンデンサ3は接地電位部1側の端子が正電圧となり反対側端子が負電圧となる状態で充電される。従って、放電用スイッチ手段SW2を接続状態に切り換えると、図5(ロ)に示すように電流が流れて電荷が放電されるので、コンデンサ3の電圧の極性が逆方向になる。
On the other hand, as shown in FIG. 5 (a), when the leakage resistance is reduced on the positive electrode side of the
従って、1回の判別処理によって、漏電が発生しているか否かを判別することができるとともに、漏電している箇所が直流電源2の正極側であるか負極側であるかを判別することができるのである。しかも、漏電検出用スイッチ手段SW1は直流電源2における中間電位部に接続する1個のもので対応できるので回路構成を簡単なもので済ませることが可能となる。
Therefore, it is possible to determine whether or not a leakage has occurred by one determination process, and to determine whether or not the leakage point is on the positive electrode side or the negative electrode side of the
上述したような電圧増加率VRATEを用いて漏電が発生しているか否を判別する構成とした場合には、直流電源2の電圧が変動することによる誤差が発生しない状態で精度よく判別を行うことができる。以下、そのことについて説明を加える。
When it is configured to determine whether or not a leakage has occurred using the voltage increase rate V RATE as described above, the determination is performed with high accuracy in a state where an error due to fluctuation of the voltage of the
図6に、直流電源2における中間的な電位にて絶縁抵抗RLを通して接地電位部1に漏電が発生している場合の等価回路を示している。この図中、VE1は直流電源2の正極と漏電箇所における中間電位部との間の電位差であり、VE2は直流電源2の漏電箇所における中間電位部と負極との間の電位差であり、Cはコンデンサ3の容量である。尚、漏電検出用スイッチ手段SW1や制御装置5等は省略している。漏電検出用スイッチ手段SW1が接続状態となり、絶縁抵抗RLを通してコンデンサ3に充電電流が流れたときのコンデンサ3が飽和するまでの間の過渡的な状態における時間tの経過に対するコンデンサ3の端子間電圧Vc(t)は、次の数1にて表すことができる。
FIG. 6 shows an equivalent circuit in the case where a leakage occurs in the ground
尚、上記数1の中で「Vc(0)」は、初期状態のコンデンサ3の端子間電圧であるが、本実施形態では、漏電検出用スイッチ手段SW1を接続状態にする前は常に0Vとなるようにしているから、数1の第2項は零(0)となる。
In the
そして、経過時間が異なる2つの時間、t1(10msec)、t2(20msec)における電圧増加率VRATEは、次の数2により表すことができる。
The voltage increase rate V RATE at two times t1 (10 msec) and t2 (20 msec) with different elapsed times can be expressed by the
数2から明らかなように、前記電圧増加率VRATEは、電源電圧VE1、VE2の影響を受けず、絶縁抵抗RLを変数とする単調増加関数となるので、この電圧増加率VRATEを判定用基準値VREFとを比較することで、絶縁抵抗が低下しているか否かを判別することができるのである。そして、数2から電圧増加率VRATEを用いて、絶縁抵抗RLの値を演算にて求めることが可能である。
As is clear from
〔第2実施形態〕
次に、本発明に係る漏電検出方法に用いる漏電検出装置の第2実施形態について図面に基づいて説明する。
この第2実施形態では、第1実施形態における漏電検出用スイッチ手段SW1が、直流電源2における正極と負極との間を2個の分圧抵抗R1,R2によって分圧した中間電位部と充電用のコンデンサ3の他端側とを接続する構成ではなく、図7に示すように、この漏電検出用スイッチ手段SW1が、直流電源2における正極と充電用のコンデンサ3の他端側とを負荷用の抵抗R1を通して接続分離自在に設けられる構成となっている点が第1実施形態と異なっており、それ以外の構成は第1実施形態と同様の回路構成となっており、制御装置5による処理動作についても同じである。ここでは第1実施形態と同じ部材については同じ符号を付して図面に記載するが、同じ構成については説明は省略し、第2実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the leakage detection device used in the leakage detection method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In this second embodiment, the leakage detecting switch means SW1 in the first embodiment is for charging the intermediate potential portion obtained by dividing the voltage between the positive electrode and the negative electrode of the
次に、この回路構成においても、本願発明に係る漏電検出方法を用いることができる点に以下説明する。
図8に、直流電源2における中間的な電位にて絶縁抵抗RLを通して接地電位部1に漏電が発生している場合のこの第2実施形態における等価回路を示している。漏電検出用スイッチ手段SW1が接続状態となり、絶縁抵抗RLを通してコンデンサ3に充電電流が流れたときのコンデンサ3が飽和するまでの間の過渡的な状態における時間tの経過に対するコンデンサ3の端子間電圧Vc(t)は、次の数4にて表すことができる。
Next, it will be described below that the leakage detection method according to the present invention can also be used in this circuit configuration.
FIG. 8 shows an equivalent circuit in the second embodiment in the case where a leakage occurs in the ground
上記数3の中で「Vc(0)」は、数1のときと同様に、初期状態のコンデンサ3の端子間電圧であるが、本実施形態では、漏電検出用スイッチ手段SW1を接続状態にする前は常に0Vとなるようにしているから、数1の第2項は零(0)となる。
In
そして、経過時間が異なる2つの時間、t1(10msec)、t2(20msec)における電圧増加率VRATEは、次の数4により表すことができる。 The voltage increase rate V RATE at two times t1 (10 msec) and t2 (20 msec) with different elapsed times can be expressed by the following equation (4).
従って、この回路構成においても、前記電圧増加率VRATEは、電源電圧VE1、VE2の影響を受けず、絶縁抵抗RLを変数とする単調増加関数となるので、この電圧増加率VRATEを判定用基準値VREFとを比較することで、絶縁抵抗が低下しているか否かを判別することができるのである。 Accordingly, in this circuit arrangement, the voltage increase rate V RATE is not influenced by the power supply voltage V E1, V E2, since a monotonically increasing function of the insulation resistance RL and variable, the voltage increase rate V RATE By comparing with the determination reference value V REF , it can be determined whether or not the insulation resistance is reduced.
〔第3実施形態〕
次に、本発明に係る漏電検出方法に用いる漏電検出装置の第3実施形態について図面に基づいて説明する。
この第3実施形態では、前記漏電検出用スイッチ手段SW1が、第2実施形態のように直流電源2における正極と充電用のコンデンサ3の他端側とを接続する構成ではなく、図9に示すように、この漏電検出用スイッチ手段SW1が、直流電源2における負極と充電用のコンデンサ3の他端側とを接続分離自在に設けられる構成となっている点が第2実施形態と異なっており、それ以外の構成は第2実施形態と同様の回路構成となっており、制御装置5による処理動作についても同じである。ここでは第2実施形態と同じ部材については同じ符号を付して図面に記載するが、同じ構成については説明は省略し、第2実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the leakage detection device used in the leakage detection method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the third embodiment, the leakage detection switch means SW1 is not configured to connect the positive electrode of the
次に、この回路構成においても、本願発明に係る漏電検出方法を用いることができる点について以下説明する。
図10に、直流電源2における中間的な電位にて絶縁抵抗RLを通して接地電位部1に漏電が発生している場合のこの第2実施形態における等価回路を示している。漏電検出用スイッチ手段SW1が接続状態となり、絶縁抵抗RLを通してコンデンサ3に充電電流が流れたときのコンデンサ3が飽和するまでの間の過渡的な状態における時間tの経過に対するコンデンサ3の端子間電圧Vc(t)は、次の数6にて表すことができる。
Next, the point that the leakage detection method according to the present invention can be used also in this circuit configuration will be described below.
FIG. 10 shows an equivalent circuit in the second embodiment in the case where a leakage occurs in the ground
上記数5の中で「Vc(0)」は、数1のときと同様に、初期状態のコンデンサ3の端子間電圧であるが、本実施形態では、漏電検出用スイッチ手段SW1を接続状態にする前は常に0Vとなるようにしているから、数1の第2項は零(0)となる。
In equation (5), “Vc (0)” is the voltage across the
そして、経過時間が異なる2つの時間、t1(10msec)、t2(20msec)における電圧増加率VRATEは、次の数6により表すことができる。 The voltage increase rate V RATE at two times t1 (10 msec) and t2 (20 msec) with different elapsed times can be expressed by the following equation (6).
従って、この回路構成においても、前記電圧増加率VRATEは、電源電圧VE1、VE2の影響を受けず、絶縁抵抗RLを変数とする単調増加関数となるので、この電圧増加率VRATEを判定用基準値VREFとを比較することで、絶縁抵抗RLが低下しているか否かを判別することができるのである。 Accordingly, in this circuit arrangement, the voltage increase rate V RATE is not influenced by the power supply voltage V E1, V E2, since a monotonically increasing function of the insulation resistance RL and variable, the voltage increase rate V RATE By comparing with the determination reference value V REF , it is possible to determine whether or not the insulation resistance RL has decreased.
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
[Another embodiment]
Hereinafter, other embodiments are listed.
(1)上記各実施形態では、前記直流電源と前記コンデンサの他端側とを検出用設定時間が経過する間だけ接続してその接続を終了したときの前記コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出動作を、前記検出用設定時間を異ならせて2回実行し、その電圧検出動作を2回実行して得られた2個の端子間電圧の比率を用いて、漏電が発生しているか否かを判定するようにしたが、このような構成に代えて、例えば、前記電圧検出動作を前記検出用設定時間を異ならせて3回以上実行し、それらの複数の端子間電圧のうちのいずれか2個のものの比率を用いるようにしてもよい。 (1) In each of the above embodiments, the DC power source and the other end side of the capacitor are connected only during the set time for detection, and the voltage for detecting the terminal voltage of the capacitor when the connection is terminated Whether or not a leakage has occurred using the ratio of the two terminal voltages obtained by executing the detection operation twice with different detection set times and executing the voltage detection operation twice. However, instead of such a configuration, for example, the voltage detection operation is executed three or more times with different detection set times, and any one of the plurality of terminal voltages is selected. Alternatively, a ratio of two objects may be used.
又、そのような構成に代えて、前記検出用設定時間として2種類の時間を設定しておき、一方の検出用設定時間により電圧検出動作を複数回実行し、その複数の端子間電圧の平均値を第1の平均値として求め、更に、他方の検出用設定時間により電圧検出動作を複数回実行し、その複数の端子間電圧の平均値を第2の平均値として求めて、第1の平均値と第2の平均値との比率を用いて漏電が発生しているか否かを判定するようにしてもよい。 Also, instead of such a configuration, two types of time are set as the detection set time, and the voltage detection operation is executed a plurality of times with one detection set time, and the average of the voltages between the terminals is averaged. The value is obtained as the first average value, and further, the voltage detection operation is executed a plurality of times with the other detection set time, and the average value of the plurality of terminal voltages is obtained as the second average value. You may make it determine whether the electric leakage has generate | occur | produced using the ratio of an average value and a 2nd average value.
(2)上記各実施形態では、漏電検出用スイッチ手段SW1及び放電用スイッチ手段SW2が夫々、半導体リレーHにて構成されるものを例示したが、半導体リレーHに限らず、接点切り換え式の電磁リレー等を用いてもよい。 (2) In each of the above embodiments, the leakage detection switch means SW1 and the discharge switch means SW2 are each configured by the semiconductor relay H. However, the invention is not limited to the semiconductor relay H. A relay or the like may be used.
(3)上記各実施形態では、漏電検出装置をハイブリッド車両に搭載するものを例示したが、ハイブリッド車両に限らず、電動モータのみにより走行駆動する電気自動車やそれ以外の電動車両でもよく、又、このような電動車両に限らず、接地されていない直流電源を備えるものであればよく、直流電源が搭載される装置は限定されない。 (3) In each of the above-described embodiments, the leakage detection device is mounted on a hybrid vehicle. However, the present invention is not limited to a hybrid vehicle, and may be an electric vehicle that is driven only by an electric motor or other electric vehicle, It is not limited to such an electric vehicle, and any device having a DC power supply that is not grounded is acceptable, and a device on which the DC power supply is mounted is not limited.
1 接地電位部
2 直流電源
3 コンデンサ
R1,R2 抵抗
VRATE 比率
VREF 判定用基準値
1 Ground
Claims (2)
前記直流電源と前記コンデンサの他端側とを検出用設定時間が経過する間だけ接続してその接続を終了したときの前記コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出動作を、前記検出用設定時間を異ならせて実行し、前記検出用設定時間を異ならせて実行した前記電圧検出動作にて得られた端子間電圧の比率と予め設定した判定用基準値とを対比することにより、前記直流電源と接地電位部との間で漏電が発生しているか否かを判定する漏電検出方法。 Based on the state of charge of the capacitor when the DC power source insulated from the ground potential portion and the other end side of the charging capacitor whose one end side is connected to the ground potential portion are connected, the DC power source and the ground potential portion A leakage detection method for determining whether or not a leakage has occurred between
A voltage detection operation for detecting the voltage between the terminals of the capacitor when the DC power source and the other end side of the capacitor are connected only during the detection set time elapses and the connection is terminated. The DC power supply by comparing the ratio of the voltage between the terminals obtained in the voltage detection operation executed with the detection setting time being different from the preset reference value for determination. Leakage detection method for determining whether or not a leakage has occurred between the ground and the ground potential portion.
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