JP4875257B2 - 漏電検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気自動車などに用いられ、高電圧回路と低電圧回路との間の漏電の有無を検出する漏電検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、環境問題、エネルギー問題を解決する低公害車として、ＨＥＶ、ＰＥＶなどの電気自動車が注目を集めている。この電気自動車は、二次電池を搭載し、この電池に蓄えられた電力により電動機（モータ）を駆動することにより走行するようになっている。このような電気自動車には、電動機を駆動するための高電圧回路と、音響機器などの電子機器を駆動するための低電圧回路とを有している。この高電圧回路には、電動機駆動用のインバータが搭載されている。
【０００３】
一方、この種の漏電検出装置は正弦波発生回路を有し、正弦波発生回路がコンデンサを介して高電圧回路に接続されている。高電圧回路と低電圧回路との間の漏電発生時には、正弦波発生回路からの正弦波出力がコンデンサを介して高電圧回路から低電圧回路側へと流れるため、その分、正弦波発生手段からの正弦波出力レベルが低下する。この低下した正弦波出力レベルが漏電検出用の閾値に比べて低いことを検出することにより、高電圧回路と低電圧回路間で漏電があったことを検出するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の漏電検出装置では、電動機やその駆動用インバータを有する高電圧回路側からコンデンサを介して正弦波出力に短時間ノイズ（ヒゲ状ノイズ）が重畳した状態で漏電検出を行なっていたため、漏電が発生して上記正弦波出力レベルが低下している状態であっても、ノイズをひろって漏電のない正常状態であると誤検出してしまうという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、高電圧回路と低電圧回路間における漏電の有無を正確に検出することができる漏電検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の漏電検出装置は、所定周期の正弦波を発生する正弦波発生手段と、この正弦波発生手段の出力端と高電圧回路を容量結合する結合手段と、正弦波発生手段の出力端に接続された整流手段と、この整流手段の整流出力に対応した漏電検出用電圧データを収得し、この漏電検出用電圧データの最大値と漏電検出用の閾値を比較することにより、高電圧回路と低電圧回路間の漏電の有無を検出する漏電検出手段とを有した漏電検出装置において、漏電検出手段の前段に、整流出力の微小時間部分に重畳されたノイズ成分を検出すると共に、ノイズ成分が検出された整流出力の微小時間部分を除いて得た漏電検出用電圧データを前記漏電検出手段に出力するソフトフィルタ手段が設けられたものである。即ち、漏電検出手段の前段に、整流出力の微小時間部分の入力電圧変化量を、予め求められたノイズ成分のない微小時間部分の入力電圧変化量と比較することによりノイズ成分の有無を検出すると共に、ノイズ成分が検出された整流出力の微小時間部分を除いて得た漏電検出用電圧データを漏電検出手段に出力するソフトフィルタ手段が設けられている。
【０００７】
この構成により、高電圧回路側から結合手段を介して正弦波出力に短時間ノイズが重畳しても、ノイズ成分が検出された整流出力の微小時間部分を漏電検出用電圧データから取り除いた後に、高電圧回路と低電圧回路間における漏電検出を行なうので、ノイズに起因した漏電の有無の誤検出が防止される。
【０００８】
また、好ましくは、本発明の漏電検出装置において、正弦波発生手段の出力端と低電圧回路側との間に、抵抗手段および漏電検出動作確認用のスイッチ手段の直列回路を設けている。
【０００９】
この構成により、漏電検出動作確認用のスイッチ手段を有した漏電検出装置にソフトフィルタ手段を有した本発明を容易に適用させることが可能である。
【００１０】
次に、本発明の漏電検出装置は、所定周期の正弦波を発生する正弦波発生手段と、この正弦波発生手段の出力端と高電圧回路を容量結合する結合手段と、正弦波発生手段の出力端に接続された整流手段と、この整流手段の整流出力から得た値と漏電検出用の基準値を比較することにより、高電圧回路と低電圧回路間の漏電の有無を検出する漏電検出手段とを有した漏電検出装置において、漏電検出手段の前段に、整流出力の微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを取得し、この漏電検出用電圧データを所定期間にわたって積分して実効値を得る実効値演算手段が設けられ、漏電検出手段は、実効値演算手段で得た実効値と、予め求められた漏電検出用の基準実効値とを比較して漏電検出を行うものである。
【００１１】
この構成により、整流出力の微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを所定期間にわたって積分して所定期間の正弦波出力の実効値を得、これと漏電検出用の基準実効値とを比較することにより、高電圧回路と低電圧回路間の漏電の有無を検出するので、ヒゲ状のノイズ成分があっても、それは正弦波出力の積分面積値に占める割合が小さく、漏電検出用の大小比較に影響を与えないことから、ノイズ成分による漏電の誤検出を防止することが可能となる。
【００１２】
また、好ましくは、本発明の漏電検出装置において、積分する所定期間は正弦波の任意の１／２周期である。
【００１３】
この構成により、整流出力のどの時点からでも演算待機させることなく、最短に所定期間の正弦波出力の実効値の計算が可能なので、漏電判定が高速化可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の漏電検出装置を電気自動車に適用させた場合の実施の形態１，２について図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１における電気自動車の構成を示すブロック図であり、図２は図１の正弦波発生手段および整流手段からの出力波形図である。図１および図２において、電気自動車１は、電動機（モータ）などの高電圧負荷１１を駆動制御する高電圧回路１０と、各種電子機器などの低電圧負荷２１を駆動する低電圧回路２０と、高電圧回路１０と低電圧回路２０との間の漏電の有無を検出する漏電検出装置３０とを有している。
【００１５】
高電圧回路１０は、高電圧電源１２と、高電圧電源１２からの電力を高電圧負荷１１側に導通可能とするスイッチ手段１３と、高電圧負荷１１を駆動制御するインバータ１４とを有している。
【００１６】
高電圧電源１２は、直列に接続された複数の二次電池１２１で構成されており、電気自動車１を走らせる駆動源としての電動機（モータ）を回転駆動させるのに必要な高電圧（例えば２８８Ｖ）を出力可能としている。
【００１７】
スイッチ手段１３は、リレーなどで構成されており、電動機（モータ）などの高電圧負荷１１を駆動させるのに必要な所定以上の電流容量を有している。
【００１８】
インバータ１４は電動機（モータ）を回転駆動させるべく、高電圧電源１２からの直流電圧を交流電圧に変換するものである。
【００１９】
低電圧回路２０は、低電圧電源２２と、低電圧電源２２と低電圧負荷２１との間の接続制御を可能とする電源スイッチ２３とを有している。
【００２０】
低電圧電源２２は、直列に接続された複数の二次電池２２１で構成されており、イルミネーション表示手段２２２や、電子機器としての音響機器２２３（例えばラジオやステレオ）などの低電圧負荷２１を駆動させるのに必要な低電圧（例えば１２Ｖ）を出力可能としている。
【００２１】
電源スイッチ２３はイグニションキースイッチであり、車全体の電気系統をオンオフ制御するものである。電源スイッチ２３はスイッチ手段１３に連動しており、電源スイッチ２３のオン操作でスイッチ手段１３もオン動作し、電源スイッチ２３のオフ操作でスイッチ手段１３もオフ動作するようになっている。
【００２２】
漏電検出装置３０は、正弦波発生手段３１（以下ＳＧ３１という）と、ＳＧ３１の出力端と高電圧回路１０を容量結合する結合手段としての結合コンデンサ３２と、ＳＧ３１からの正弦波交流出力を整流する整流手段３３と、整流手段３３からの整流出力を所定周期のパルス信号に変換するＡＤコンバータ３４と、ＡＤコンバータ３４からのパルス信号の電圧値を用いて漏電の有無を検出制御する制御手段３５と、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６とを有している。
【００２３】
ＳＧ３１は、周期Ｔが１ｓｅｃの正弦波からなる所定周波数の交流出力を発生させるものである。
【００２４】
結合コンデンサ３２は、ＳＧ３１の出力端と高電圧電源１２の負極側との間に設けられ、漏電検出装置３０と高電圧回路１０とを電気的に容量結合するものである。
【００２５】
整流手段３３は整流用ダイオードとオペアンプで構成され、本実施形態１では半波整流を行うものとする。高電圧回路１０から結合コンデンサ３２を介してノイズ成分がＳＧ３１からの正弦波出力（周期１ｓｅｃ）に重畳され、これを整流手段３３が半波整流すると、図３に示すようなノイズ成分Ｙが乗った整流出力波形Ｘが得られるようになっている。
【００２６】
ＡＤコンバータ３４は、整流手段３３からの整流出力を、所定時間幅（例えば４ｍｓｅｃ）毎の波高値に対応した電圧レベルのパルス信号に変換するものである。本実施形態１では、ＳＧ３１からの正弦波出力の周期を１ｓｅｃとしているため、半波整流出力波形Ｘの出力時間は０.５ｓｅｃであることから、半波整流出力波形Ｘを分割する微小時間部分ｄｔを４ｍｓｅｃとすると、半波整流出力波形Ｘは１２５分割されることになる。ＡＤコンバータ３４は、半波整流出力波形Ｘを１２５分割したパルス波形に順次変換して、制御手段３５に出力するようになっている。
【００２７】
制御手段３５は、ソフトフィルタ手段３５１と漏電検出手段３５２とを有している。また、制御手段３５のハード構成としては、ＣＰＵ（中央演算処理装置）とメモリとＩ／Ｏポートとを有するマイクロコンピュータで構成されている。このＣＰＵは、メモリ内に記憶されたソフトフィルタ処理用のプログラムと漏電検出処理用のプログラムに基づいて、Ｉ／Ｏポートから収得した各種漏電検出用データを用いてソフトフィルタ処理と漏電検出処理を実施し、その結果である漏電検出の有無を示す制御信号をＩ／Ｏポートから、外部のスイッチ手段１３に出力して高電圧回路１０の電源をオフ制御可能とすると共に、イルミネーション表示手段２２２の漏電表示部に出力してその表示ランプを点灯制御可能とするようになっている。
【００２８】
ここで、ソフトフィルタ処理について以下に説明する。ソフトフィルタ処理とは、ノイズ成分が乗った整流出力波形の微小時間部分（４ｍｓｅｃ）を漏電検出用データとして採用しないように除くフィルタ処理を、マイクロコンピュータのソフトウエアによって実施するものである。ノイズ成分がある整流出力波形の微小時間部分（４ｍｓｅｃ）を漏電検出用データから除く処理について、図４を用いて詳細に説明するが、ここでは、その説明を簡略化するために、半波整流出力波形Ｘを１０分割した場合について説明する。
【００２９】
図４に示すように、漏電検出データ件数ｎ＝１０で、漏電検出データの番号を示す変数Ｉ＝１〜１０とする。また、ＡＤコンバータからソフトフィルタ手段３５１に入力されるＡＤ収得値が一定値以下の正弦波であるから、微小時間部分（４ｍｓｅｃ）の入力電圧変化量ｄＶ1〜10の各最大変化量ＭａｘｄＶは計算で求めることができる。このため、各最大変化量ＭａｘｄＶをそれぞれ予め求めるものとする。ソフトフィルタ手段３５１は、サンプリングする微小時間部分（４ｍｓｅｃ）の入力電圧変化量ｄＶ1〜10を順次計算して監視しており、例えばデータ番号Ｉ＝１の計測電圧値Ｖ1を前回の計測電圧値（ｄＶ1に相当）とし、データ番号Ｉ＝２の計測電圧値Ｖ2を今回の計測電圧値（ｄＶ1+ｄＶ2に相当）とすれば、（今回の計測電圧値Ｖ2−前回の計測電圧値Ｖ1）の絶対値（ｄＶ2）が正弦波の最大変化量（ＭａｘｄＶ）以下という条件式を満たさないときは、その計測電圧値Ｖ2を漏電検出用データとして採用せず、また、その条件式を満たすときは、その計測電圧値Ｖ2を漏電検出用データとして採用するようになっている。この場合は、ノイズＹが波形上に乗っていて高い電圧値になっているので、上記条件式を満足せず、その計測電圧値Ｖ2は漏電検出用データとして採用しないことになる。上記と同様に、ソフトフィルタ手段３５１は、データ番号Ｉ＝３〜１０についても、各計測電圧値Ｖ3〜10を漏電検出用データとして採用するか否かを判定するようになっている。なお、データ番号Ｉ＝１の場合には、例えばデータ番号Ｉ＝１の計測電圧値Ｖ1を今回の計測電圧値（ｄＶ1に相当）とし、データ番号Ｉ＝０の計測電圧値Ｖ0を前回の計測電圧値（Ｖ0＝０に相当）とすれば、今回の計測電圧値Ｖ1−前回の計測電圧値０の絶対値（ｄＶ1に相当）が正弦波の最大変化量（ＭａｘｄＶ）以下という条件式を満たすかどうかを検証する。この場合は、ノイズＹが波形上に乗っていないので、上記条件式を満足し、その計測電圧値Ｖ1は漏電検出用データとして採用することになる。
【００３０】
次に、漏電検出手段３５２は、ノイズ成分が重畳された正弦波出力の微小時間部分の各計測電圧値（採用されていない電圧波高値Ｖ2，Ｖ3）以外の各計測電圧値（採用された電圧波高値Ｖ1，Ｖ4〜10）中から最大計測電圧値Ｖ5を求める。各計測電圧値（採用された電圧波高値Ｖ1，Ｖ4〜10）から最大計測電圧値を求める方法は、例えば、まず、データ番号Ｉ＝１の計測電圧値Ｖ1を仮の最大計測電圧値とし、データ番号Ｉ＝４の計測電圧値Ｖ4が計測電圧値Ｖ1よりも大きい場合には計測電圧値Ｖ4を仮の最大計測電圧値とし、計測電圧値Ｖ4が計測電圧値Ｖ1以下の場合には計測電圧値Ｖ1をそのまま仮の最大計測電圧値とする。ここでは、計測電圧値Ｖ4が計測電圧値Ｖ1よりも大きいので、計測電圧値Ｖ4を仮の最大計測電圧値とする。これをデータ番号Ｉ＝５〜１０の計測電圧値Ｖ5〜10においても同様に繰り返して大小比較することにより、最終的な最大電圧値として最大計測電圧値Ｖ5を求めることができる。この最大計測電圧値（最大電圧値）Ｖ5と漏電検出用の閾値ＶＴを比較することにより、高電圧回路１０と低電圧回路２０間の漏電の有無を検出するようになっている。最大計測電圧値（最大電圧値）Ｖ5が漏電検出用の閾値ＶＴ以下の場合には漏電検出出力（制御信号）を出力し、図４で破線に示す最大電圧値が漏電検出用の閾値ＶＴよりも大きい場合には漏電検出出力を出力しないようになっている。なお、漏電発生時には、ＳＧ３１からの正弦波出力が結合コンデンサ３２を介して高電圧回路１０から低電圧回路２０側へと流れるため、その分、整流手段３３の整流出力の電圧レベルが図４で破線に示す電圧レベルから実線に示す電圧レベルまで低下している。
【００３１】
この漏電検出出力は、制御手段３５のＩ／Ｏポートからスイッチ手段１３およびイルミネーション表示手段２２２に制御信号を出力し、この制御信号（漏電検出出力）により、スイッチ手段１３をオフすると共に、イルミネーション表示手段２２２に例えば各種メンテナンスマークなどの漏電検出表示を行なうようになっている。
【００３２】
漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６は、ＳＧ３１の出力端と低電圧回路２０の低電圧回路ＧＮＤ側との間に制限抵抗Ｒを介して接続可能に設けられており、スイッチ手段３６のオンにより、上記漏電発生時と同様の漏電状態を強制的に発生させることができるようになっている。この場合、ＳＧ３１からの正弦波出力の電圧レベルは低下するが、抵抗手段Ｒによって略一定値に制限されることになる。
【００３３】
上記構成により、以下、その動作を説明する。図５は、図１の漏電検出装置３０の概略動作を示すフローチャートである。
【００３４】
図５に示すように、まず、ステップＳ１０でイグニションキースイッチにより電源スイッチ２３をオンすることにより、車全体の電気系統に電源供給する。次に、ステップＳ２０で制御手段３５がイニシャルチェック処理を実行する。
【００３５】
イニシャルチェック処理は、通常のソフトフィルタ処理および漏電検出処理を所定時間例えば１０ｓｅｃ間程度行なって、高圧回路１０と低圧回路２０との間で漏電しているのかどうかを検出する。これを行なわないと、漏電している場合には、漏電検出動作を確認する次の強制漏電検出処理（ステップＳ３０）を行なう必要が無いからである。
【００３６】
さらに、ステップＳ３０で制御手段３５が強制漏電検出処理を実行する。強制漏電検出処理は、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６をオンしてＳＧ３１からの正弦波出力を強制的に低電圧回路ＧＮＤ側に流すことで、強制的に漏電状態を起こし、ＳＧ３１、整流手段３３、ＡＤコンバータ３４および制御手段３５が正常に漏電検出動作をするものかどうかを検証する。この漏電検出の確認は、操作者が、イルミネーション表示手段２２２における漏電表示部の点灯の有無や、高電圧回路用のスイッチ手段１３のオフ動作によって確認することができる。
【００３７】
さらに、ステップＳ４０で制御手段３５が通常漏電検出処理を実行する。通常漏電検出処理は、強制漏電検出用のスイッチ手段３６をオフにしてＳＧ３１からの正弦波出力を結合コンデンサ３２を介して高電圧回路１０側に流しつつ、高電圧回路１０と低電圧回路２０間で漏電が発生した場合には、ＳＧ３１の出力端の電圧低下を制御手段３５にて検出することによって漏電状態の有無を検出するものである。この漏電検出の確認は、強制漏電検出処理（ステップＳ３０）の場合と同様である。
【００３８】
図６は、図１の漏電検出装置３０の詳細動作を示すフローチャートであり、図５のイニシャルチェック処理、強制漏電検出処理および通常漏電検出処理を詳細に示すものである。
【００３９】
図６に示すように、ステップＳ１で制御手段３５がＳＧ３１に対してＰＷＭ出力制御を行い、ＳＧ３１から所定周期の正弦波が出力される。ＳＧ３１からの正弦波出力は、整流手段３３で半波整流され、その半波整流出力は、ＡＤコンバータ３４で４ｍｓｅｃの所定微小時間幅毎の波高値（電圧値）に対応した電圧レベルのパルス信号に変換される。
【００４０】
さらに、ステップＳ２のＡ／Ｄ値収得処理で、制御手段３５のソフトフィルタ手段３５１はＡＤコンバータ３４からのパルス信号を順次収得する。即ち、ソフトフィルタ手段３５１は、図４に示すように、半波整流出力波形Ｘを多数の微小時間部分ｄｔ（本実施形態では４ｍｓｅｃ）で例えば１２５に分割された微小時間部分ｄｔ毎の波高値を順次サンプリングする。
【００４１】
さらに、ステップＳ３の最大電圧値収得処理では、重畳されたノイズ成分が検出された正弦波出力の微小時間部分を漏電検出用電圧データから取り除くソフトフィルタ処理を実行する。このソフトフィルタ処理後の漏電検出用電圧データから最大電圧値を収得する。なお、ソフトフィルタ処理については、図７にて詳細に後述する。
【００４２】
さらに、ステップＳ４では、処理がスタートしてから１ｓｅｃ間が経過したかどうかを制御手段３５が判定する。制御手段３５が１ｓｅｃ間経過したと判定しない場合には、ステップＳ５でデータ番号Ｉを「Ｉ＝Ｉ+１」とした後にステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返す。ステップＳ４で１ｓｅｃ間経過したと判定した場合（本実施形態では例えばデータ番号Ｉ＝１〜１２５が終了するのは０.５ｓｅｃ）には、次のステップＳ６の判定電圧値収得処理に移行する。
【００４３】
ステップＳ６で、漏電検出手段３５２は、判定電圧値収得処理として、周期１ｓｅｃの間の最大電圧値Ｖｍａｘを判定電圧ＶVとして収得する。
【００４４】
さらに、ステップＳ７で、漏電検出手段３５２は、漏電判定処理を実行する。漏電検出手段３５２は、漏電判定処理として、判定電圧ＶVと漏電判定用の閾値とを比較して、判定電圧ＶVが所定閾値以下の場合には漏電状態であると判断し、また、判定電圧ＶVが所定閾値ＶＴよりも大きい場合には漏電状態ではないと判断する。漏電検出手段３５２が漏電状態であると判断した場合には、制御手段３５から漏電用のイルミネーション表示信号がイルミネーション表示手段２２２に出力されると共に、スイッチ手段１３をオフする電源オフ信号が出力される。
【００４５】
以降、正弦波の周期毎に上記と同様の処理が繰り返される。
【００４６】
ここで、図７を用いてソフトフィルタ手段３５１によるソフトフィルタ処理について詳細に説明する。図７に示すように、ステップＳ４１でソフトフィルタ手段３５１はデータ番号がＩ番目の電圧値の最大変化量ＭａｘｄＶ（ＡＤ値入力が一定電圧値以下の正弦波であるので、電圧変化量ｄＶの最大値は計算できる）を計算して収得する。さらに、ステップＳ４２でソフトフィルタ手段３５１はデータ番号がＩ番目の計測電圧値の変化量ｄＶを収得する。さらに、ステップＳ４３でソフトフィルタ手段３５１は、計算で得られたデータ番号がＩ番目の最大変化量ＭａｘｄＶと計測電圧値の変化量ｄＶとを用いて、その変化量ｄＶが最大変化量ＭａｘｄＶ以下かどうかを判定（上記条件式を満足するかどうかを判定）する。ステップＳ４３でソフトフィルタ手段３５１により、計測電圧値の変化量ｄＶ（前回の計測電圧値−今回の計測電圧値の絶対値）が計算値の最大変化量ＭａｘｄＶよりも大きいと判定された場合には、変化量ｄＶに対応した正弦波出力（整流出力）の微小時間部分（ｄＶ収得値）にノイズがあると判断して、ステップＳ４４でそのｄＶ収得値をキャンセルして漏電判定用データとしては採用しないようにする。
【００４７】
さらに、ステップＳ４５において、ソフトフィルタ手段３５１により、計測電圧値の変化量ｄＶ（前回の計測電圧値−今回の計測電圧値の絶対値）が計算値の最大変化量ＭａｘｄＶ以下であると判定された場合には、変化量ｄＶに対応した正弦波出力（整流出力）の微小時間部分（ｄＶ収得値）にノイズがないと判断して、そのｄＶ収得値を漏電判定用データとして採用する。今回のｄＶ収得値から求めた波高電圧値と、前回のｄＶ収得値から求めた波高電圧値とを比較して大きい方を最大電圧値として収得し、これを所定微小時間（４ｍｓｅｃ）毎に正弦波周期（１ｓｅｃ）だけ繰り返して、最終的な最大電圧値を収得する。即ち、Ｖｍａｘ（前回までの収得値）がＶI（今回の収得値）よりも小さいならば、Ｖｍａｘ＝ＶIをセットする。
【００４８】
以上により本実施形態１によれば、高電圧回路１０から結合コンデンサ３２を介して正弦波出力に短時間ノイズが重畳しても、ソフトフィルタ手段３５１は、ノイズ成分を検出した整流出力の微小時間部分に対応した漏電検出用電圧データだけを漏電検出用電圧データから取り除き、漏電検出手段３５２は、ソフトフィルタ処理後に残った漏電検出用電圧データの最大電圧値Ｖｍａｘと漏電検出用の閾値ＶＴとを比較することによって、高電圧回路１０と低電圧回路間２０の漏電の有無を検出するようにしたため、ノイズに起因した漏電の誤検出を防止することができる。したがって、従来のように、漏電が発生して正弦波出力レベルが低下している状態であっても、ノイズをひろって漏電のない正常状態であると誤検出してしまうような事態はなくなる。
【００４９】
また、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６を有した漏電検出装置３０に、ソフトフィルタ処理を容易に適用させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態１では、整流手段３３が交流正弦波を半波整流するようにしたが、これに限らず、交流正弦波を全波整流するようにしてもよい。また、本実施形態１では、漏電検出期間を交流正弦波の１周期（１ｓｅｃ）としたが、漏電検出期間を交流正弦波の１周期（１ｓｅｃ）以外の他の周期、例えば半周期（０.５ｓｅｃ）としてもよい。
【００５１】
また、本実施形態１では、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６を設けたが、これに限らず、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６を設けない場合であっても、本発明のソフトフィルタ処理を適用できることは明らかである。
【００５２】
さらに、本実施形態１では、ステップＳ３のＡＤ値収得処理において、４ｍｓｅｃ毎に４回データを収得し、その平均値を収得してそれを用いるようにすることもできる。
【００５３】
さらに、本実施形態１では、（今回の計測電圧値−前回の計測電圧値）の絶対値ｄＶが、正弦波の最大変化量（最大電圧変化量ＭａｘｄＶ）以下という条件式を満たさないときは、その今回の計測電圧値を漏電検出用電圧データ（候補電圧）として採用せず、また、その条件式を満たすときは、今回の計測電圧値を漏電検出用候補電圧として採用するようにしたが、これに加えてまたは、これとは別に、次回の計測電圧値の判定は、（前回の計測電圧値−次回の計測電圧値）の絶対値ｄＶが正弦波の最大変化量（最大電圧変化量ＭａｘｄＶ）×２以下という条件式を満たさないときは、その次回の計測電圧値を漏電検出用候補電圧として採用せず、また、その条件式を満たすときは、次回の計測電圧値を漏電検出用候補電圧として採用するようにしてもよい。
（実施形態２）
上記実施形態１では、ノイズ成分を検出した整流出力の微小時間部分に対応した漏電検出用電圧データだけを漏電検出用電圧データから取り除き、残った漏電検出用電圧データの最大電圧値Ｖｍａｘと漏電検出用の閾値ＶＴとを比較することにより、高電圧回路１０と低電圧回路２０の間の漏電を検出するようにしたが、本実施形態２では、ノイズ成分に関わり無く、その整流波形の実効値に基づいて漏電検出を行う場合である。
【００５４】
図８は、本発明の実施形態２における電気自動車の構成を示すブロック図である。なお、図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付けてその説明を省略する。
【００５５】
図８において、漏電検出装置３０Ａは、ＳＧ３１と、結合コンデンサ３２と、整流手段３３と、ＡＤコンバータ３４と、漏電検出制御用の制御手段３５Ａと、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６とを有している。なお、ＡＤコンバータ３４は整流出力の微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを得る漏電検出用電圧データ収得手段で構成される。
【００５６】
制御手段３５Ａは、実効値演算手段３５３と漏電検出手段３５４とを有している。また、制御手段３５Ａのハード構成としては、ＣＰＵ（中央演算処理装置）とメモリとＩ／Ｏポートとを有するマイクロコンピュータで構成されている。このＣＰＵは、メモリ内に記憶された整流出力の実効値演算処理用のプログラムと漏電検出処理用のプログラムに基づいて、Ｉ／Ｏポートから収得した各種漏電検出用データを用いて実効値演算処理と漏電検出処理を実施し、その結果である漏電検出の有無を示す制御信号をＩ／Ｏポートから、外部のスイッチ手段１３に出力して高電圧回路１０の電源をオフ制御可能とすると共に、イルミネーション表示手段２２２の漏電表示部に出力してその表示ランプを点灯制御可能とするようになっている。
【００５７】
実効値演算手段３５３は、ＡＤコンバータ３４にてサンプリングされた、所定期間（図９（ｂ）に示す例えばＴ１）で所定時間幅（微小時間部分；例えば４ｍｓｅｃ）毎の波高値に対応した電圧レベルのパルス信号（漏電検出用電圧データであって図９（ｂ）に示すＡＤ１〜ＡＤｎ；ｎは自然数）をマイクロコンピュータ内のメモリに保存しておき、以下の式（数１）にて微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを所定期間Ｔ（ここでは１／２周期Ｔ１）にわたって積分して電圧波形の実効値を演算するものである。
【００５８】
【数１】
漏電検出手段３５４は、ノイズ成分が重畳された正弦波整流出力の所定期間Ｔ１の全微小時間部分毎の漏電検出用電圧データ（図９（ｂ）のＡＤ１〜ＡＤｎ）の演算実効値と、漏電検出用に予め用意した１／２周期Ｔ１における正弦波整流出力の基準実効値とを比較することにより、高電圧回路１０と低電圧回路２０間の漏電の有無を検出するようになっている。例えば演算実効値が基準実効値未満の場合には漏電検出出力（制御信号）を出力し、また、演算実効値が基準実効値以上の場合には漏電検出出力を出力しないようになっている。なお、漏電発生時には、ＳＧ３１からの正弦波出力が結合コンデンサ３２を介して高電圧回路１０から低電圧回路２０側へと流れるため、その分、整流手段３３からの正弦波整流出力の電圧レベルが低下する。
【００５９】
したがって、従来は、図９（ａ）に示すようにＡ／Ｄコンバータにて正弦波整流出力をサンプリングし、Ｔ期間のサンプリング電圧データの最大電圧値ＶＬ１を求め、この最大電圧値ＶＬ１と漏電判定用の基準最大電圧値ＶＬとを比較することにより漏電の有無を判定するものであり、このとき、漏電が発生して正弦波整流出力の最大電圧レベル（図１０の本当のＶＬ）が低下している状態であっても、ノイズ成分（電圧データＡＤ３）をひろって漏電のない正常な最大電圧レベル（図１０のＶＬ）であると誤検出してしまうような事態（課題）が生じていたが、本実施形態２によればこれを解消することができる。
【００６０】
即ち、本実施形態２によれば、高電圧回路１０から結合コンデンサ３２を介して正弦波出力に、図１０に示すような短時間ノイズが重畳しても、実効値演算手段３５３は、正弦波整流出力の全微小時間部分の漏電検出用電圧データ（ＡＤ１〜ＡＤｎ）を所定期間Ｔで積分して正弦波整流出力の実効値を演算し、その演算実効値と、予め用意した所定期間Ｔの基準実効値とを比較し、その大小関係によって漏電の有無を検出する。このため、正弦波出力にノイズが重畳されて、図１０に示すように微小時間部分の電圧データＡＤ３が、本当の電圧レベルよりも大幅に高くなっていても、全微小時間部分の電圧データ（ＡＤ１〜ＡＤｎ）を積分して実効値（面積値）に変換することで、そのノイズ成分を含む電圧データ（ＡＤ３）が目立たなくなり、特に、単発のヒゲ状ノイズに強く（耐ノイズ性アップ）、ノイズに起因した漏電の誤検出を防止することができる。微小時間部分が微小であるほど全面積値（実効値）に占めるノイズ成分の割合が少なく、ノイズ成分の漏電判定における影響が少ない。
【００６１】
なお、本実施形態２では、正弦波整流出力の電圧零ポイントから零ポイントまでの１／２周期（図９（ｂ）のＴ１）毎に整流電圧波形の実効値を演算し、これを用いて漏電検出を行ったが、例えば電圧零ポイントからずれた図９（ｂ）の１／２周期Ｔ２毎に電圧波形の実効値を演算し、これを用いて漏電検出を行うようにしてもよい。１／２周期Ｔ１での漏電検出の場合に、電圧零ポイントからずれた場合には次の電圧零ポイントまで待機した後に、正弦波整流出力の電圧零ポイントから零ポイントまでの１／２周期Ｔ１にて実効値を演算する必要があったが、１／２周期Ｔ２毎の漏電検出では、正弦波整流出力のどの時点からでも演算待機させることなく、最短ＡＤｎ収得毎に実効値の計算が可能なので漏電判定が高速化可能となる。したがって、従来は、マイクロコンピュータが正弦波整流出力の１周期における最大電圧値ＶＬ1が基準最大電圧値ＶＬよりも小さい場合に漏電であると判定していたが、漏電判定に１周期かかっており、これに比べれば、本実施形態２では、正弦波出力の電圧零ポイントから零ポイントまでの１／２周期にて漏電判定が可能となり、漏電判定の高速化可能となる。さらに、どの時点からでも待機期間無く１／２周期にて漏電判定ができれば漏電判定の高速化可能となる。なお、漏電判定は、Ａ／Ｄコンバータサンプリング毎にも可能である。
【００６２】
また、本実施形態２では、実効値演算手段３５３と漏電検出手段３５４とを有する漏電検出制御用の制御手段３５Ａをマイクロコンピュータで構成したが、これに限らず、図８の制御手段３５ＡにＳＧ３１およびＡＤコンバータ３４をも含めてマイクロコンピュータ（制御手段）で構成することもできる。この場合には、例えば図１１のように構成することができる。なお、ＡＤコンバータ３４からなる漏電検出用電圧データ収得手段を実効値演算手段３５３に含めてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上により、請求項１によれば、整流出力の微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを所定期間にわたって積分して所定期間の正弦波出力の実効値を得、これと漏電検出用の基準実効値とを比較することにより、高電圧回路と低電圧回路間の漏電の有無を検出するため、ヒゲ状のノイズ成分があっても、それは正弦波出力の積分面積値に占める割合を小さくでき、漏電検出用の大小比較に影響を与えることがなく、ノイズ成分による漏電の誤検出を防止することができる。
【００６６】
また、請求項２によれば、整流出力のどの時点からでも演算待機させることなく最短に、所定期間の正弦波出力の実効値の計算が可能なので、漏電判定を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１における電気自動車の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の正弦波発生手段および整流手段からの出力波形図である。
【図３】図１の整流手段の出力端における半波整流出力の波形図である。
【図４】図１の制御手段が行なうソフトフィルタ処理の説明図である。
【図５】図１の漏電検出装置の概略動作を示すフローチャートである。
【図６】図１の漏電検出装置の詳細動作を示すフローチャートである。
【図７】図６の最大電圧値収得時におけるソフトフィルタ処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態２における電気自動車の構成を示すブロック図である。
【図９】（ａ）は従来の漏電判定を説明するための正弦波整流出力の波形図、（ｂ）は本実施形態２の漏電判定を説明するための正弦波整流出力の波形図である。
【図１０】本実施形態２の漏電判定を説明するためのノイズ成分がのった正弦波整流出力の波形図である。
【図１１】本発明の漏電検出装置の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 高電圧回路
２０ 低電圧回路
３０，３０Ａ 漏電検出装置
３１ 正弦波発生手段（ＳＧ）
３２ 結合コンデンサ
３３ 整流手段
３４ ＡＤコンバータ
３５，３５Ａ 制御手段
３５１ ソフトフィルタ手段
３５２，３５４ 漏電検出手段
３５３ 実効値演算手段
３６ スイッチ手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気自動車などに用いられ、高電圧回路と低電圧回路との間の漏電の有無を検出する漏電検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、環境問題、エネルギー問題を解決する低公害車として、ＨＥＶ、ＰＥＶなどの電気自動車が注目を集めている。この電気自動車は、二次電池を搭載し、この電池に蓄えられた電力により電動機（モータ）を駆動することにより走行するようになっている。このような電気自動車には、電動機を駆動するための高電圧回路と、音響機器などの電子機器を駆動するための低電圧回路とを有している。この高電圧回路には、電動機駆動用のインバータが搭載されている。
【０００３】
一方、この種の漏電検出装置は正弦波発生回路を有し、正弦波発生回路がコンデンサを介して高電圧回路に接続されている。高電圧回路と低電圧回路との間の漏電発生時には、正弦波発生回路からの正弦波出力がコンデンサを介して高電圧回路から低電圧回路側へと流れるため、その分、正弦波発生手段からの正弦波出力レベルが低下する。この低下した正弦波出力レベルが漏電検出用の閾値に比べて低いことを検出することにより、高電圧回路と低電圧回路間で漏電があったことを検出するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の漏電検出装置では、電動機やその駆動用インバータを有する高電圧回路側からコンデンサを介して正弦波出力に短時間ノイズ（ヒゲ状ノイズ）が重畳した状態で漏電検出を行なっていたため、漏電が発生して上記正弦波出力レベルが低下している状態であっても、ノイズをひろって漏電のない正常状態であると誤検出してしまうという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、高電圧回路と低電圧回路間における漏電の有無を正確に検出することができる漏電検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の漏電検出装置は、所定周期の正弦波を発生する正弦波発生手段と、この正弦波発生手段の出力端と高電圧回路を容量結合する結合手段と、正弦波発生手段の出力端に接続された整流手段と、この整流手段の整流出力に対応した漏電検出用電圧データを収得し、この漏電検出用電圧データの最大値と漏電検出用の閾値を比較することにより、高電圧回路と低電圧回路間の漏電の有無を検出する漏電検出手段とを有した漏電検出装置において、漏電検出手段の前段に、整流出力の微小時間部分に重畳されたノイズ成分を検出すると共に、ノイズ成分が検出された整流出力の微小時間部分を除いて得た漏電検出用電圧データを前記漏電検出手段に出力するソフトフィルタ手段が設けられたものである。即ち、漏電検出手段の前段に、整流出力の微小時間部分の入力電圧変化量を、予め求められたノイズ成分のない微小時間部分の入力電圧変化量と比較することによりノイズ成分の有無を検出すると共に、ノイズ成分が検出された整流出力の微小時間部分を除いて得た漏電検出用電圧データを漏電検出手段に出力するソフトフィルタ手段が設けられている。
【０００７】
この構成により、高電圧回路側から結合手段を介して正弦波出力に短時間ノイズが重畳しても、ノイズ成分が検出された整流出力の微小時間部分を漏電検出用電圧データから取り除いた後に、高電圧回路と低電圧回路間における漏電検出を行なうので、ノイズに起因した漏電の有無の誤検出が防止される。
【０００８】
また、好ましくは、本発明の漏電検出装置において、正弦波発生手段の出力端と低電圧回路側との間に、抵抗手段および漏電検出動作確認用のスイッチ手段の直列回路を設けている。
【０００９】
この構成により、漏電検出動作確認用のスイッチ手段を有した漏電検出装置にソフトフィルタ手段を有した本発明を容易に適用させることが可能である。
【００１０】
次に、本発明の漏電検出装置は、所定周期の正弦波を発生する正弦波発生手段と、この正弦波発生手段の出力端と高電圧回路を容量結合する結合手段と、正弦波発生手段の出力端に接続された整流手段と、この整流手段の整流出力から得た値と漏電検出用の基準値を比較することにより、高電圧回路と低電圧回路間の漏電の有無を検出する漏電検出手段とを有した漏電検出装置において、漏電検出手段の前段に、整流出力の微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを取得し、この漏電検出用電圧データを所定期間にわたって積分して実効値を得る実効値演算手段が設けられ、漏電検出手段は、実効値演算手段で得た実効値と、予め求められた漏電検出用の基準実効値とを比較して漏電検出を行うものである。
【００１１】
この構成により、整流出力の微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを所定期間にわたって積分して所定期間の正弦波出力の実効値を得、これと漏電検出用の基準実効値とを比較することにより、高電圧回路と低電圧回路間の漏電の有無を検出するので、ヒゲ状のノイズ成分があっても、それは正弦波出力の積分面積値に占める割合が小さく、漏電検出用の大小比較に影響を与えないことから、ノイズ成分による漏電の誤検出を防止することが可能となる。
【００１２】
また、好ましくは、本発明の漏電検出装置において、積分する所定期間は正弦波の任意の１／２周期である。
【００１３】
この構成により、整流出力のどの時点からでも演算待機させることなく、最短に所定期間の正弦波出力の実効値の計算が可能なので、漏電判定が高速化可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の漏電検出装置を電気自動車に適用させた場合の実施の形態１，２について図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１における電気自動車の構成を示すブロック図であり、図２は図１の正弦波発生手段および整流手段からの出力波形図である。図１および図２において、電気自動車１は、電動機（モータ）などの高電圧負荷１１を駆動制御する高電圧回路１０と、各種電子機器などの低電圧負荷２１を駆動する低電圧回路２０と、高電圧回路１０と低電圧回路２０との間の漏電の有無を検出する漏電検出装置３０とを有している。
【００１５】
高電圧回路１０は、高電圧電源１２と、高電圧電源１２からの電力を高電圧負荷１１側に導通可能とするスイッチ手段１３と、高電圧負荷１１を駆動制御するインバータ１４とを有している。
【００１６】
高電圧電源１２は、直列に接続された複数の二次電池１２１で構成されており、電気自動車１を走らせる駆動源としての電動機（モータ）を回転駆動させるのに必要な高電圧（例えば２８８Ｖ）を出力可能としている。
【００１７】
スイッチ手段１３は、リレーなどで構成されており、電動機（モータ）などの高電圧負荷１１を駆動させるのに必要な所定以上の電流容量を有している。
【００１８】
インバータ１４は電動機（モータ）を回転駆動させるべく、高電圧電源１２からの直流電圧を交流電圧に変換するものである。
【００１９】
低電圧回路２０は、低電圧電源２２と、低電圧電源２２と低電圧負荷２１との間の接続制御を可能とする電源スイッチ２３とを有している。
【００２０】
低電圧電源２２は、直列に接続された複数の二次電池２２１で構成されており、イルミネーション表示手段２２２や、電子機器としての音響機器２２３（例えばラジオやステレオ）などの低電圧負荷２１を駆動させるのに必要な低電圧（例えば１２Ｖ）を出力可能としている。
【００２１】
電源スイッチ２３はイグニションキースイッチであり、車全体の電気系統をオンオフ制御するものである。電源スイッチ２３はスイッチ手段１３に連動しており、電源スイッチ２３のオン操作でスイッチ手段１３もオン動作し、電源スイッチ２３のオフ操作でスイッチ手段１３もオフ動作するようになっている。
【００２２】
漏電検出装置３０は、正弦波発生手段３１（以下ＳＧ３１という）と、ＳＧ３１の出力端と高電圧回路１０を容量結合する結合手段としての結合コンデンサ３２と、ＳＧ３１からの正弦波交流出力を整流する整流手段３３と、整流手段３３からの整流出力を所定周期のパルス信号に変換するＡＤコンバータ３４と、ＡＤコンバータ３４からのパルス信号の電圧値を用いて漏電の有無を検出制御する制御手段３５と、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６とを有している。
【００２３】
ＳＧ３１は、周期Ｔが１ｓｅｃの正弦波からなる所定周波数の交流出力を発生させるものである。
【００２４】
結合コンデンサ３２は、ＳＧ３１の出力端と高電圧電源１２の負極側との間に設けられ、漏電検出装置３０と高電圧回路１０とを電気的に容量結合するものである。
【００２５】
整流手段３３は整流用ダイオードとオペアンプで構成され、本実施形態１では半波整流を行うものとする。高電圧回路１０から結合コンデンサ３２を介してノイズ成分がＳＧ３１からの正弦波出力（周期１ｓｅｃ）に重畳され、これを整流手段３３が半波整流すると、図３に示すようなノイズ成分Ｙが乗った整流出力波形Ｘが得られるようになっている。
【００２６】
ＡＤコンバータ３４は、整流手段３３からの整流出力を、所定時間幅（例えば４ｍｓｅｃ）毎の波高値に対応した電圧レベルのパルス信号に変換するものである。本実施形態１では、ＳＧ３１からの正弦波出力の周期を１ｓｅｃとしているため、半波整流出力波形Ｘの出力時間は０.５ｓｅｃであることから、半波整流出力波形Ｘを分割する微小時間部分ｄｔを４ｍｓｅｃとすると、半波整流出力波形Ｘは１２５分割されることになる。ＡＤコンバータ３４は、半波整流出力波形Ｘを１２５分割したパルス波形に順次変換して、制御手段３５に出力するようになっている。
【００２７】
制御手段３５は、ソフトフィルタ手段３５１と漏電検出手段３５２とを有している。また、制御手段３５のハード構成としては、ＣＰＵ（中央演算処理装置）とメモリとＩ／Ｏポートとを有するマイクロコンピュータで構成されている。このＣＰＵは、メモリ内に記憶されたソフトフィルタ処理用のプログラムと漏電検出処理用のプログラムに基づいて、Ｉ／Ｏポートから収得した各種漏電検出用データを用いてソフトフィルタ処理と漏電検出処理を実施し、その結果である漏電検出の有無を示す制御信号をＩ／Ｏポートから、外部のスイッチ手段１３に出力して高電圧回路１０の電源をオフ制御可能とすると共に、イルミネーション表示手段２２２の漏電表示部に出力してその表示ランプを点灯制御可能とするようになっている。
【００２８】
ここで、ソフトフィルタ処理について以下に説明する。ソフトフィルタ処理とは、ノイズ成分が乗った整流出力波形の微小時間部分（４ｍｓｅｃ）を漏電検出用データとして採用しないように除くフィルタ処理を、マイクロコンピュータのソフトウエアによって実施するものである。ノイズ成分がある整流出力波形の微小時間部分（４ｍｓｅｃ）を漏電検出用データから除く処理について、図４を用いて詳細に説明するが、ここでは、その説明を簡略化するために、半波整流出力波形Ｘを１０分割した場合について説明する。
【００２９】
図４に示すように、漏電検出データ件数ｎ＝１０で、漏電検出データの番号を示す変数Ｉ＝１〜１０とする。また、ＡＤコンバータからソフトフィルタ手段３５１に入力されるＡＤ収得値が一定値以下の正弦波であるから、微小時間部分（４ｍｓｅｃ）の入力電圧変化量ｄＶ1〜10の各最大変化量ＭａｘｄＶは計算で求めることができる。このため、各最大変化量ＭａｘｄＶをそれぞれ予め求めるものとする。ソフトフィルタ手段３５１は、サンプリングする微小時間部分（４ｍｓｅｃ）の入力電圧変化量ｄＶ1〜10を順次計算して監視しており、例えばデータ番号Ｉ＝１の計測電圧値Ｖ1を前回の計測電圧値（ｄＶ1に相当）とし、データ番号Ｉ＝２の計測電圧値Ｖ2を今回の計測電圧値（ｄＶ1+ｄＶ2に相当）とすれば、（今回の計測電圧値Ｖ2−前回の計測電圧値Ｖ1）の絶対値（ｄＶ2）が正弦波の最大変化量（ＭａｘｄＶ）以下という条件式を満たさないときは、その計測電圧値Ｖ2を漏電検出用データとして採用せず、また、その条件式を満たすときは、その計測電圧値Ｖ2を漏電検出用データとして採用するようになっている。この場合は、ノイズＹが波形上に乗っていて高い電圧値になっているので、上記条件式を満足せず、その計測電圧値Ｖ2は漏電検出用データとして採用しないことになる。上記と同様に、ソフトフィルタ手段３５１は、データ番号Ｉ＝３〜１０についても、各計測電圧値Ｖ3〜10を漏電検出用データとして採用するか否かを判定するようになっている。なお、データ番号Ｉ＝１の場合には、例えばデータ番号Ｉ＝１の計測電圧値Ｖ1を今回の計測電圧値（ｄＶ1に相当）とし、データ番号Ｉ＝０の計測電圧値Ｖ0を前回の計測電圧値（Ｖ0＝０に相当）とすれば、今回の計測電圧値Ｖ1−前回の計測電圧値０の絶対値（ｄＶ1に相当）が正弦波の最大変化量（ＭａｘｄＶ）以下という条件式を満たすかどうかを検証する。この場合は、ノイズＹが波形上に乗っていないので、上記条件式を満足し、その計測電圧値Ｖ1は漏電検出用データとして採用することになる。
【００３０】
次に、漏電検出手段３５２は、ノイズ成分が重畳された正弦波出力の微小時間部分の各計測電圧値（採用されていない電圧波高値Ｖ2，Ｖ3）以外の各計測電圧値（採用された電圧波高値Ｖ1，Ｖ4〜10）中から最大計測電圧値Ｖ5を求める。各計測電圧値（採用された電圧波高値Ｖ1，Ｖ4〜10）から最大計測電圧値を求める方法は、例えば、まず、データ番号Ｉ＝１の計測電圧値Ｖ1を仮の最大計測電圧値とし、データ番号Ｉ＝４の計測電圧値Ｖ4が計測電圧値Ｖ1よりも大きい場合には計測電圧値Ｖ4を仮の最大計測電圧値とし、計測電圧値Ｖ4が計測電圧値Ｖ1以下の場合には計測電圧値Ｖ1をそのまま仮の最大計測電圧値とする。ここでは、計測電圧値Ｖ4が計測電圧値Ｖ1よりも大きいので、計測電圧値Ｖ4を仮の最大計測電圧値とする。これをデータ番号Ｉ＝５〜１０の計測電圧値Ｖ5〜10においても同様に繰り返して大小比較することにより、最終的な最大電圧値として最大計測電圧値Ｖ5を求めることができる。この最大計測電圧値（最大電圧値）Ｖ5と漏電検出用の閾値ＶＴを比較することにより、高電圧回路１０と低電圧回路２０間の漏電の有無を検出するようになっている。最大計測電圧値（最大電圧値）Ｖ5が漏電検出用の閾値ＶＴ以下の場合には漏電検出出力（制御信号）を出力し、図４で破線に示す最大電圧値が漏電検出用の閾値ＶＴよりも大きい場合には漏電検出出力を出力しないようになっている。なお、漏電発生時には、ＳＧ３１からの正弦波出力が結合コンデンサ３２を介して高電圧回路１０から低電圧回路２０側へと流れるため、その分、整流手段３３の整流出力の電圧レベルが図４で破線に示す電圧レベルから実線に示す電圧レベルまで低下している。
【００３１】
この漏電検出出力は、制御手段３５のＩ／Ｏポートからスイッチ手段１３およびイルミネーション表示手段２２２に制御信号を出力し、この制御信号（漏電検出出力）により、スイッチ手段１３をオフすると共に、イルミネーション表示手段２２２に例えば各種メンテナンスマークなどの漏電検出表示を行なうようになっている。
【００３２】
漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６は、ＳＧ３１の出力端と低電圧回路２０の低電圧回路ＧＮＤ側との間に制限抵抗Ｒを介して接続可能に設けられており、スイッチ手段３６のオンにより、上記漏電発生時と同様の漏電状態を強制的に発生させることができるようになっている。この場合、ＳＧ３１からの正弦波出力の電圧レベルは低下するが、抵抗手段Ｒによって略一定値に制限されることになる。
【００３３】
上記構成により、以下、その動作を説明する。図５は、図１の漏電検出装置３０の概略動作を示すフローチャートである。
【００３４】
図５に示すように、まず、ステップＳ１０でイグニションキースイッチにより電源スイッチ２３をオンすることにより、車全体の電気系統に電源供給する。次に、ステップＳ２０で制御手段３５がイニシャルチェック処理を実行する。
【００３５】
イニシャルチェック処理は、通常のソフトフィルタ処理および漏電検出処理を所定時間例えば１０ｓｅｃ間程度行なって、高圧回路１０と低圧回路２０との間で漏電しているのかどうかを検出する。これを行なわないと、漏電している場合には、漏電検出動作を確認する次の強制漏電検出処理（ステップＳ３０）を行なう必要が無いからである。
【００３６】
さらに、ステップＳ３０で制御手段３５が強制漏電検出処理を実行する。強制漏電検出処理は、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６をオンしてＳＧ３１からの正弦波出力を強制的に低電圧回路ＧＮＤ側に流すことで、強制的に漏電状態を起こし、ＳＧ３１、整流手段３３、ＡＤコンバータ３４および制御手段３５が正常に漏電検出動作をするものかどうかを検証する。この漏電検出の確認は、操作者が、イルミネーション表示手段２２２における漏電表示部の点灯の有無や、高電圧回路用のスイッチ手段１３のオフ動作によって確認することができる。
【００３７】
さらに、ステップＳ４０で制御手段３５が通常漏電検出処理を実行する。通常漏電検出処理は、強制漏電検出用のスイッチ手段３６をオフにしてＳＧ３１からの正弦波出力を結合コンデンサ３２を介して高電圧回路１０側に流しつつ、高電圧回路１０と低電圧回路２０間で漏電が発生した場合には、ＳＧ３１の出力端の電圧低下を制御手段３５にて検出することによって漏電状態の有無を検出するものである。この漏電検出の確認は、強制漏電検出処理（ステップＳ３０）の場合と同様である。
【００３８】
図６は、図１の漏電検出装置３０の詳細動作を示すフローチャートであり、図５のイニシャルチェック処理、強制漏電検出処理および通常漏電検出処理を詳細に示すものである。
【００３９】
図６に示すように、ステップＳ１で制御手段３５がＳＧ３１に対してＰＷＭ出力制御を行い、ＳＧ３１から所定周期の正弦波が出力される。ＳＧ３１からの正弦波出力は、整流手段３３で半波整流され、その半波整流出力は、ＡＤコンバータ３４で４ｍｓｅｃの所定微小時間幅毎の波高値（電圧値）に対応した電圧レベルのパルス信号に変換される。
【００４０】
さらに、ステップＳ２のＡ／Ｄ値収得処理で、制御手段３５のソフトフィルタ手段３５１はＡＤコンバータ３４からのパルス信号を順次収得する。即ち、ソフトフィルタ手段３５１は、図４に示すように、半波整流出力波形Ｘを多数の微小時間部分ｄｔ（本実施形態では４ｍｓｅｃ）で例えば１２５に分割された微小時間部分ｄｔ毎の波高値を順次サンプリングする。
【００４１】
さらに、ステップＳ３の最大電圧値収得処理では、重畳されたノイズ成分が検出された正弦波出力の微小時間部分を漏電検出用電圧データから取り除くソフトフィルタ処理を実行する。このソフトフィルタ処理後の漏電検出用電圧データから最大電圧値を収得する。なお、ソフトフィルタ処理については、図７にて詳細に後述する。
【００４２】
さらに、ステップＳ４では、処理がスタートしてから１ｓｅｃ間が経過したかどうかを制御手段３５が判定する。制御手段３５が１ｓｅｃ間経過したと判定しない場合には、ステップＳ５でデータ番号Ｉを「Ｉ＝Ｉ+１」とした後にステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返す。ステップＳ４で１ｓｅｃ間経過したと判定した場合（本実施形態では例えばデータ番号Ｉ＝１〜１２５が終了するのは０.５ｓｅｃ）には、次のステップＳ６の判定電圧値収得処理に移行する。
【００４３】
ステップＳ６で、漏電検出手段３５２は、判定電圧値収得処理として、周期１ｓｅｃの間の最大電圧値Ｖｍａｘを判定電圧ＶVとして収得する。
【００４４】
さらに、ステップＳ７で、漏電検出手段３５２は、漏電判定処理を実行する。漏電検出手段３５２は、漏電判定処理として、判定電圧ＶVと漏電判定用の閾値とを比較して、判定電圧ＶVが所定閾値以下の場合には漏電状態であると判断し、また、判定電圧ＶVが所定閾値ＶＴよりも大きい場合には漏電状態ではないと判断する。漏電検出手段３５２が漏電状態であると判断した場合には、制御手段３５から漏電用のイルミネーション表示信号がイルミネーション表示手段２２２に出力されると共に、スイッチ手段１３をオフする電源オフ信号が出力される。
【００４５】
以降、正弦波の周期毎に上記と同様の処理が繰り返される。
【００４６】
ここで、図７を用いてソフトフィルタ手段３５１によるソフトフィルタ処理について詳細に説明する。図７に示すように、ステップＳ４１でソフトフィルタ手段３５１はデータ番号がＩ番目の電圧値の最大変化量ＭａｘｄＶ（ＡＤ値入力が一定電圧値以下の正弦波であるので、電圧変化量ｄＶの最大値は計算できる）を計算して収得する。さらに、ステップＳ４２でソフトフィルタ手段３５１はデータ番号がＩ番目の計測電圧値の変化量ｄＶを収得する。さらに、ステップＳ４３でソフトフィルタ手段３５１は、計算で得られたデータ番号がＩ番目の最大変化量ＭａｘｄＶと計測電圧値の変化量ｄＶとを用いて、その変化量ｄＶが最大変化量ＭａｘｄＶ以下かどうかを判定（上記条件式を満足するかどうかを判定）する。ステップＳ４３でソフトフィルタ手段３５１により、計測電圧値の変化量ｄＶ（前回の計測電圧値−今回の計測電圧値の絶対値）が計算値の最大変化量ＭａｘｄＶよりも大きいと判定された場合には、変化量ｄＶに対応した正弦波出力（整流出力）の微小時間部分（ｄＶ収得値）にノイズがあると判断して、ステップＳ４４でそのｄＶ収得値をキャンセルして漏電判定用データとしては採用しないようにする。
【００４７】
さらに、ステップＳ４５において、ソフトフィルタ手段３５１により、計測電圧値の変化量ｄＶ（前回の計測電圧値−今回の計測電圧値の絶対値）が計算値の最大変化量ＭａｘｄＶ以下であると判定された場合には、変化量ｄＶに対応した正弦波出力（整流出力）の微小時間部分（ｄＶ収得値）にノイズがないと判断して、そのｄＶ収得値を漏電判定用データとして採用する。今回のｄＶ収得値から求めた波高電圧値と、前回のｄＶ収得値から求めた波高電圧値とを比較して大きい方を最大電圧値として収得し、これを所定微小時間（４ｍｓｅｃ）毎に正弦波周期（１ｓｅｃ）だけ繰り返して、最終的な最大電圧値を収得する。即ち、Ｖｍａｘ（前回までの収得値）がＶI（今回の収得値）よりも小さいならば、Ｖｍａｘ＝ＶIをセットする。
【００４８】
以上により本実施形態１によれば、高電圧回路１０から結合コンデンサ３２を介して正弦波出力に短時間ノイズが重畳しても、ソフトフィルタ手段３５１は、ノイズ成分を検出した整流出力の微小時間部分に対応した漏電検出用電圧データだけを漏電検出用電圧データから取り除き、漏電検出手段３５２は、ソフトフィルタ処理後に残った漏電検出用電圧データの最大電圧値Ｖｍａｘと漏電検出用の閾値ＶＴとを比較することによって、高電圧回路１０と低電圧回路間２０の漏電の有無を検出するようにしたため、ノイズに起因した漏電の誤検出を防止することができる。したがって、従来のように、漏電が発生して正弦波出力レベルが低下している状態であっても、ノイズをひろって漏電のない正常状態であると誤検出してしまうような事態はなくなる。
【００４９】
また、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６を有した漏電検出装置３０に、ソフトフィルタ処理を容易に適用させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態１では、整流手段３３が交流正弦波を半波整流するようにしたが、これに限らず、交流正弦波を全波整流するようにしてもよい。また、本実施形態１では、漏電検出期間を交流正弦波の１周期（１ｓｅｃ）としたが、漏電検出期間を交流正弦波の１周期（１ｓｅｃ）以外の他の周期、例えば半周期（０.５ｓｅｃ）としてもよい。
【００５１】
また、本実施形態１では、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６を設けたが、これに限らず、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６を設けない場合であっても、本発明のソフトフィルタ処理を適用できることは明らかである。
【００５２】
さらに、本実施形態１では、ステップＳ３のＡＤ値収得処理において、４ｍｓｅｃ毎に４回データを収得し、その平均値を収得してそれを用いるようにすることもできる。
【００５３】
さらに、本実施形態１では、（今回の計測電圧値−前回の計測電圧値）の絶対値ｄＶが、正弦波の最大変化量（最大電圧変化量ＭａｘｄＶ）以下という条件式を満たさないときは、その今回の計測電圧値を漏電検出用電圧データ（候補電圧）として採用せず、また、その条件式を満たすときは、今回の計測電圧値を漏電検出用候補電圧として採用するようにしたが、これに加えてまたは、これとは別に、次回の計測電圧値の判定は、（前回の計測電圧値−次回の計測電圧値）の絶対値ｄＶが正弦波の最大変化量（最大電圧変化量ＭａｘｄＶ）×２以下という条件式を満たさないときは、その次回の計測電圧値を漏電検出用候補電圧として採用せず、また、その条件式を満たすときは、次回の計測電圧値を漏電検出用候補電圧として採用するようにしてもよい。
（実施形態２）
上記実施形態１では、ノイズ成分を検出した整流出力の微小時間部分に対応した漏電検出用電圧データだけを漏電検出用電圧データから取り除き、残った漏電検出用電圧データの最大電圧値Ｖｍａｘと漏電検出用の閾値ＶＴとを比較することにより、高電圧回路１０と低電圧回路２０の間の漏電を検出するようにしたが、本実施形態２では、ノイズ成分に関わり無く、その整流波形の実効値に基づいて漏電検出を行う場合である。
【００５４】
図８は、本発明の実施形態２における電気自動車の構成を示すブロック図である。なお、図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付けてその説明を省略する。
【００５５】
図８において、漏電検出装置３０Ａは、ＳＧ３１と、結合コンデンサ３２と、整流手段３３と、ＡＤコンバータ３４と、漏電検出制御用の制御手段３５Ａと、漏電検出動作確認用のスイッチ手段３６とを有している。なお、ＡＤコンバータ３４は整流出力の微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを得る漏電検出用電圧データ収得手段で構成される。
【００５６】
制御手段３５Ａは、実効値演算手段３５３と漏電検出手段３５４とを有している。また、制御手段３５Ａのハード構成としては、ＣＰＵ（中央演算処理装置）とメモリとＩ／Ｏポートとを有するマイクロコンピュータで構成されている。このＣＰＵは、メモリ内に記憶された整流出力の実効値演算処理用のプログラムと漏電検出処理用のプログラムに基づいて、Ｉ／Ｏポートから収得した各種漏電検出用データを用いて実効値演算処理と漏電検出処理を実施し、その結果である漏電検出の有無を示す制御信号をＩ／Ｏポートから、外部のスイッチ手段１３に出力して高電圧回路１０の電源をオフ制御可能とすると共に、イルミネーション表示手段２２２の漏電表示部に出力してその表示ランプを点灯制御可能とするようになっている。
【００５７】
実効値演算手段３５３は、ＡＤコンバータ３４にてサンプリングされた、所定期間（図９（ｂ）に示す例えばＴ１）で所定時間幅（微小時間部分；例えば４ｍｓｅｃ）毎の波高値に対応した電圧レベルのパルス信号（漏電検出用電圧データであって図９（ｂ）に示すＡＤ１〜ＡＤｎ；ｎは自然数）をマイクロコンピュータ内のメモリに保存しておき、以下の式（数１）にて微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを所定期間Ｔ（ここでは１／２周期Ｔ１）にわたって積分して電圧波形の実効値を演算するものである。
【００５８】
【数１】
【００５９】
したがって、従来は、図９（ａ）に示すようにＡ／Ｄコンバータにて正弦波整流出力をサンプリングし、Ｔ期間のサンプリング電圧データの最大電圧値ＶＬ１を求め、この最大電圧値ＶＬ１と漏電判定用の基準最大電圧値ＶＬとを比較することにより漏電の有無を判定するものであり、このとき、漏電が発生して正弦波整流出力の最大電圧レベル（図１０の本当のＶＬ）が低下している状態であっても、ノイズ成分（電圧データＡＤ３）をひろって漏電のない正常な最大電圧レベル（図１０のＶＬ）であると誤検出してしまうような事態（課題）が生じていたが、本実施形態２によればこれを解消することができる。
【００６０】
即ち、本実施形態２によれば、高電圧回路１０から結合コンデンサ３２を介して正弦波出力に、図１０に示すような短時間ノイズが重畳しても、実効値演算手段３５３は、正弦波整流出力の全微小時間部分の漏電検出用電圧データ（ＡＤ１〜ＡＤｎ）を所定期間Ｔで積分して正弦波整流出力の実効値を演算し、その演算実効値と、予め用意した所定期間Ｔの基準実効値とを比較し、その大小関係によって漏電の有無を検出する。このため、正弦波出力にノイズが重畳されて、図１０に示すように微小時間部分の電圧データＡＤ３が、本当の電圧レベルよりも大幅に高くなっていても、全微小時間部分の電圧データ（ＡＤ１〜ＡＤｎ）を積分して実効値（面積値）に変換することで、そのノイズ成分を含む電圧データ（ＡＤ３）が目立たなくなり、特に、単発のヒゲ状ノイズに強く（耐ノイズ性アップ）、ノイズに起因した漏電の誤検出を防止することができる。微小時間部分が微小であるほど全面積値（実効値）に占めるノイズ成分の割合が少なく、ノイズ成分の漏電判定における影響が少ない。
【００６１】
なお、本実施形態２では、正弦波整流出力の電圧零ポイントから零ポイントまでの１／２周期（図９（ｂ）のＴ１）毎に整流電圧波形の実効値を演算し、これを用いて漏電検出を行ったが、例えば電圧零ポイントからずれた図９（ｂ）の１／２周期Ｔ２毎に電圧波形の実効値を演算し、これを用いて漏電検出を行うようにしてもよい。１／２周期Ｔ１での漏電検出の場合に、電圧零ポイントからずれた場合には次の電圧零ポイントまで待機した後に、正弦波整流出力の電圧零ポイントから零ポイントまでの１／２周期Ｔ１にて実効値を演算する必要があったが、１／２周期Ｔ２毎の漏電検出では、正弦波整流出力のどの時点からでも演算待機させることなく、最短ＡＤｎ収得毎に実効値の計算が可能なので漏電判定が高速化可能となる。したがって、従来は、マイクロコンピュータが正弦波整流出力の１周期における最大電圧値ＶＬ1が基準最大電圧値ＶＬよりも小さい場合に漏電であると判定していたが、漏電判定に１周期かかっており、これに比べれば、本実施形態２では、正弦波出力の電圧零ポイントから零ポイントまでの１／２周期にて漏電判定が可能となり、漏電判定の高速化可能となる。さらに、どの時点からでも待機期間無く１／２周期にて漏電判定ができれば漏電判定の高速化可能となる。なお、漏電判定は、Ａ／Ｄコンバータサンプリング毎にも可能である。
【００６２】
また、本実施形態２では、実効値演算手段３５３と漏電検出手段３５４とを有する漏電検出制御用の制御手段３５Ａをマイクロコンピュータで構成したが、これに限らず、図８の制御手段３５ＡにＳＧ３１およびＡＤコンバータ３４をも含めてマイクロコンピュータ（制御手段）で構成することもできる。この場合には、例えば図１１のように構成することができる。なお、ＡＤコンバータ３４からなる漏電検出用電圧データ収得手段を実効値演算手段３５３に含めてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上により、請求項１によれば、整流出力の微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを所定期間にわたって積分して所定期間の正弦波出力の実効値を得、これと漏電検出用の基準実効値とを比較することにより、高電圧回路と低電圧回路間の漏電の有無を検出するため、ヒゲ状のノイズ成分があっても、それは正弦波出力の積分面積値に占める割合を小さくでき、漏電検出用の大小比較に影響を与えることがなく、ノイズ成分による漏電の誤検出を防止することができる。
【００６６】
また、請求項２によれば、整流出力のどの時点からでも演算待機させることなく最短に、所定期間の正弦波出力の実効値の計算が可能なので、漏電判定を高速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１における電気自動車の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の正弦波発生手段および整流手段からの出力波形図である。
【図３】図１の整流手段の出力端における半波整流出力の波形図である。
【図４】図１の制御手段が行なうソフトフィルタ処理の説明図である。
【図５】図１の漏電検出装置の概略動作を示すフローチャートである。
【図６】図１の漏電検出装置の詳細動作を示すフローチャートである。
【図７】図６の最大電圧値収得時におけるソフトフィルタ処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態２における電気自動車の構成を示すブロック図である。
【図９】（ａ）は従来の漏電判定を説明するための正弦波整流出力の波形図、（ｂ）は本実施形態２の漏電判定を説明するための正弦波整流出力の波形図である。
【図１０】本実施形態２の漏電判定を説明するためのノイズ成分がのった正弦波整流出力の波形図である。
【図１１】本発明の漏電検出装置の他の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 高電圧回路
２０ 低電圧回路
３０，３０Ａ 漏電検出装置
３１ 正弦波発生手段（ＳＧ）
３２ 結合コンデンサ
３３ 整流手段
３４ ＡＤコンバータ
３５，３５Ａ 制御手段
３５１ ソフトフィルタ手段
３５２，３５４ 漏電検出手段
３５３ 実効値演算手段
３６ スイッチ手段
Claims (2)
- 所定周期の正弦波を発生する正弦波発生手段と、該正弦波発生手段の出力端と高電圧回路を容量結合する結合手段と、前記正弦波発生手段の出力端に接続され、正弦波である正弦波整流出力を出力する整流手段と、該整流手段の正弦波整流出力から得た値と漏電検出用の基準値を比較することにより、前記高電圧回路と低電圧回路間の漏電の有無を検出する漏電検出手段とを有した漏電検出装置において、
前記漏電検出手段の前段に、前記正弦波整流出力の微小時間部分毎の漏電検出用電圧データを取得し、該漏電検出用電圧データを所定期間にわたって積分して実効値を得る実効値演算手段が設けられ、
前記漏電検出手段は、前記実効値演算手段で得た実効値と、予め求められた所定期間における正弦波整流出力の漏電検出用の基準実効値とを比較して漏電検出を行う漏電検出装置。 - 前記積分する所定期間は前記正弦波の任意の１／２周期である請求項１記載の漏電検出装置。
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