JP6414520B2 - 検査システム - Google Patents

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Description

本発明は、直流電源の漏電検査、及び直流電源と電気機器との間に設けられたスイッチの短絡故障の検査を行う検査システムに関する。
従来から、交流信号を用いて、直流電源が漏電しているか否かを検査する検査システムが知られている(下記特許文献1参照)。上記直流電源には一対の電力線が接続しており、この電力線を介して、直流電源から電気機器に電力を供給している。電力線にはリレーが設けられている。上記電力線のうち上記リレーよりも直流電源側の部位に、上記交流信号を発生する信号発生部と、上記交流信号の電圧を測定する測定部とが接続している。直流電源が漏電していると、上記交流信号がグランドに流れるため、測定部によって測定される、交流信号の電圧の値が低下する。上記検査システムは、この電圧の測定値が予め定められた値よりも低くなったときに、直流電源が漏電していると判断するよう構成されている。
上記リレー内には、スイッチが設けられている。このスイッチは、短絡故障することがある。例えば、スイッチが溶着したり、リレー内のばね部材や駆動回路が故障したりしているため、オフするよう制御しても、スイッチがオンし続けてしまうことがある。このような故障(短絡故障)が発生しているか否かを、上記交流信号を用いて検査することが検討されている。これには、以下のような背景がある。すなわち、上記スイッチは、一対の電力線にそれぞれ形成されており、従来は、短絡故障の検査を行う際には、まず、一対のスイッチのうち一方のスイッチのみオンするよう制御していた。このとき、他方のスイッチが短絡故障していると、上記電気機器に並列接続したコンデンサに電流が流れ、電圧が上昇する。そのため、コンデンサの電圧が上昇したか否かを判断することにより、他方のスイッチが短絡故障しているか否かを判断できる。ここで短絡故障していないと判断した場合、次に、一対のスイッチのうち上記他方のスイッチのみオンするよう制御する。このとき、上記一方のスイッチが短絡故障していると、コンデンサに電流が流れ、電圧が上昇する。そのため、コンデンサの電圧が上昇したか否かを判断することにより、一方のスイッチが短絡故障しているか否かを判断できる。
従来は、このようにスイッチの短絡故障の検査を行っていたため、一対のスイッチをそれぞれ別に動作できるようにする必要があった。そのため、リレー内に2つの電磁コイルを設け、個々の電磁コイルによって各スイッチを別々にオンオフ動作させる必要があった。そのため、リレーの製造コストが上昇しやすいという問題があった。したがって、電磁コイルを一つにし、リレーの製造コストを低減する要求が生じていた。しかしながら、電磁コイルを一つにすると、一対のスイッチを別々に動作できず、同時にしかオンオフ動作できなくなる。そのため、スイッチの短絡故障の検査を行えなくなる。したがって、各スイッチを個別に動作できないリレーを用いる場合でも、短絡故障の検査を行えるように、上記交流信号を利用することが検討された。
すなわち、上記電力線のうちスイッチよりも電気機器側の部位は、グランドとの間の抵抗値を小さくしておく。このようにすれば、スイッチが短絡故障した場合、上記信号発生部から交流信号が、スイッチを流れて電力線の電気機器側へ伝わり、さらに抵抗を通ってグランドに流れる。そのため、交流信号の電圧が低下したか否かを判断すれば、スイッチが短絡故障しているか否かを判断できると考えられる。これにより、スイッチをオンオフさせることなく、スイッチの短絡故障の検査を行うことができると考えられる。つまり、各スイッチを個別にオンオフできないリレーを用いる場合でも、短絡故障の検査を行えると考えられる。
特許第3781289号公報
しかしながら、上述のようにしても、スイッチが短絡故障しているか否かを判断することは難しい。すなわち、電力線は、グランドに対して絶縁する必要があるため、電力線とグランドとの間の抵抗は、充分に高くする必要がある。そのため、スイッチが短絡故障しても、交流信号は充分にグランドに流れず、交流信号の電圧の測定値は大きく低下しない。したがって、スイッチが短絡故障したか否かを判断することは困難である。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、交流信号を用いて漏電検査と短絡故障検査とを行うことが可能な検査システムを提供しようとするものである。
本発明の一態様は、直流電源と、該直流電源と電気機器とを電気接続する一対の電力線と、該一対の電力線にそれぞれ設けられた一対のスイッチとを有する主回路部と、
上記電力線に対して絶縁した状態で配され、グランドに接続した導電部材と、
上記一対のスイッチよりも上記電気機器側において、個々の上記電力線と上記導電部材との間に設けられたコンデンサと、
上記主回路部のうち上記一対のスイッチよりも上記直流電源側の部位である主回路第1部分に電気接続し、交流信号を発生する信号発生部と、
上記主回路第1部分に電気接続し、上記交流信号の電圧を測定する電圧測定部と、
該電圧測定部によって得られた上記電圧の測定値に基づいて、上記直流電源が漏電しているか否か、及び上記一対のスイッチのうち少なくとも一方が短絡故障しているか否かを判断する判断部とを備え、
上記信号発生部は、上記判断部によって上記直流電源が漏電しているか否かを判断するときには、周波数が相対的に低い上記交流信号である低周波交流信号を発生し、上記判断部によって上記スイッチが短絡故障しているか否かを判断するときには、上記低周波交流信号よりも周波数が高い上記交流信号である高周波交流信号を発生するよう構成されていることを特徴とする検査システムにある。
上記検査システムにおいては、一対のスイッチよりも電気機器側において、個々の電力線と導電部材との間にコンデンサを設けてある。また、上記信号発生部は、直流電源の漏電検査を行うときには上記低周波交流信号を発生し、スイッチの短絡故障の検査を行うときには上記高周波交流信号を発生するよう構成されている。
そのため、交流信号を用いて、直流電源の漏電検査と、スイッチの短絡故障の検査とをそれぞれ行うことが可能になる。すなわち、スイッチの短絡故障の検査を行う際には、信号発生部は上記高周波交流信号を発生する。周波数が高い交流信号に対しては、上記コンデンサのインピーダンスは低下する。そのため、スイッチが短絡故障していた場合、高周波交流信号はスイッチを通り、さらにコンデンサを通ってグランドに流れる。そのため、上記測定部によって測定される、高周波交流信号の電圧の値が大きく低下する。したがって、この電圧の測定値に基づいて、スイッチが短絡故障しているか否かを判断することができる。
また、漏電検査を行う場合には、信号発生部は上記低周波交流信号を発生する。直流電源が漏電していた場合は、低周波交流信号はグランドに流れる。そのため、低周波交流信号の電圧の測定値が大きく低下する。したがって、低周波交流信号の電圧の測定値に基づいて、直流電源が漏電しているか否かを判断することができる。
なお、漏電検査を行っているときに、漏電しておらず、かつスイッチが短絡故障している場合があり得る。この場合、低周波交流信号に対しては、コンデンサのインピーダンスは高くなるため、低周波交流信号はコンデンサを通過せず、グランドに殆ど流れない。そのため、スイッチが短絡故障していても、低周波交流信号の電圧の測定値は大きく低下しない。したがって、スイッチが短絡故障している場合に、直流電源が漏電していると誤って判断するおそれは少ない。
以上のごとく、本発明によれば、交流信号を用いて漏電検査と短絡故障検査とを行うことが可能な検査システムを提供することができる。
なお、上記「短絡故障」とは、スイッチがオフになる制御が行われてもオフにならず、オンし続ける故障を意味する。例えば、スイッチの接点が溶着したり、リレー内のばね部材や駆動回路が故障したりしたため、スイッチをオフにする制御がされても、オンし続ける場合がある。これらが「短絡故障」に該当する。
実施例1における、スイッチが短絡故障しておらず、かつ漏電していない場合の、漏電検査中の検査システムの回路図。 実施例1における、スイッチが短絡故障しておらず、かつ漏電している場合の、漏電検査中の検査システムの回路図。 実施例1における、スイッチが短絡故障しており、かつ漏電していない場合の、漏電検査中の検査システムの回路図。 実施例1における、漏電していない場合の、低周波交流信号の波形図。 実施例1における、漏電している場合の、低周波交流信号の波形図。 実施例1における、スイッチが短絡故障しておらず、かつ漏電していない場合の、短絡故障検査中の検査システムの回路図。 実施例1における、スイッチが短絡故障しており、かつ漏電していない場合の、短絡故障検査中の検査システムの回路図。 実施例1における、スイッチが短絡故障していない場合の、高周波交流信号の波形図。 実施例1における、スイッチが短絡故障している場合の、高周波交流信号の波形図。 実施例1における、検査システムのフローチャート。 実施例1における、平滑コンデンサの電圧測定回路の回路図。 実施例2における、検査システムの回路図。 実施例3における、検査システムの回路図。 実施例4における、検査システムの回路図。 参考例における、検査システムの回路図。
上記検査システムは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用検査システムとすることができる。また、上記導電部材は、車両のボディーとすることができる。
(実施例1)
上記検査システムに係る実施例について、図1〜図11を用いて説明する。図1に示すごとく、本例の検査システム1は、主回路部4と、導電部材12と、コンデンサ5と、信号発生部6と、電圧測定部7と、判断部8とを備える。主回路部4は、直流電源10と、該直流電源10と電気機器11とを電気接続する一対の電力線2(2p,2n)と、該一対の電力線2にそれぞれ設けられた一対のスイッチ3(3p,3n)とを有する。
導電部材12は、電力線2に対して絶縁した状態で配されている。導電部材12は、グランドに接続している。
コンデンサ5は、一対のスイッチ3よりも電気機器11側において、個々の電力線2と導電部材12との間に設けられている。
信号発生部6は、主回路部4のうち一対のスイッチ3よりも直流電源10側の部位である主回路第1部分41に電気接続している。信号発生部6は、交流信号を発生する。
電圧測定部7は、主回路第1部分41に電気接続している。電圧測定部7は、交流信号の電圧を測定する。
判断部8は、電圧測定部7によって得られた電圧の測定値に基づいて、直流電源10が漏電しているか否か、及び一対のスイッチ3のうち少なくとも一方が短絡故障しているか否かを判断する。
信号発生部6は、判断部8によって直流電源10が漏電しているか否かを判断するときには、周波数が相対的に低い交流信号である低周波交流信号Sを発生する。また、信号発生部6は、判断部8によってスイッチ3が短絡故障しているか否かを判断するときには、低周波交流信号Sよりも周波数が高い交流信号である高周波交流信号S(図7参照)を発生するよう構成されている。
本例の検査システムは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用検査システムである。また、上記導電部材12は、車両のボディーである。
図1に示すごとく、電力線2には、直流電源10の正電極101と電気機器11とを電気接続する正側電力線2pと、直流電源10の負電極102と電気機器11とを電気接続する負側電力線2nとがある。また、スイッチ3には、正側電力線2pに設けられた正側スイッチ3pと、負側電力線2nに設けられた負側スイッチ3nとがある。
図1に示すごとく、本例では、2つの電気機器11を設けてある。一方の電気機器11は昇圧装置11aであり、他方の電気機器11は電力変換装置11bである。電力変換装置11bには、三相交流モータ19が接続している。本例では、昇圧装置11aを用いて、直流電源10の電圧を昇圧し、電力変換装置11bを用いて、昇圧後の直流電力を交流電力に変換している。そして、得られた交流電力を用いて、三相交流モータ19を駆動している。これにより、上記車両を走行させている。
昇圧装置11aは、フィルタコンデンサ111と、リアクトル112と、ダイオード113と、スイッチング素子114とを備える。スイッチング素子114をスイッチング動作させることにより、リアクトル112を用いて、直流電源10の電圧を昇圧するよう構成されている。
また、電力変換装置11bには、平滑コンデンサ18が並列接続している。平滑コンデンサ18には、充電装置16が接続している。一対のスイッチ3p,3nをオンする前に、充電装置16用いて平滑コンデンサ18を充電するよう構成されている。これにより、スイッチ3p,3nをオンしたときに、平滑コンデンサ18に突入電流が流れないようにしている。
直流電源10と導電部材12との間には、空気や絶縁碍子等からなる第1抵抗R1が介在している。第1抵抗R1の抵抗値は、例えば数百MΩである。また、フィルタコンデンサ111と導電部材12との間、及び平滑コンデンサ18と導電部材12との間には、第2抵抗R2が介在している。これらフィルタコンデンサ111、及び平滑コンデンサ18には、電圧測定回路17(図11参照)が設けられている。電圧測定回路17は、図11に示すごとく、オペアンプOPと、複数の抵抗とを備える。これら複数の抵抗によって、上記第2抵抗R2が構成されている。第2抵抗R2の抵抗値は、例えば数MΩである。
また、図1に示すごとく、スイッチ3p,3nよりも電気機器11側には、上述したように、個々の電力線2p,2nと導電部材12との間に、コンデンサ5が配されている。コンデンサ5は、電気機器11から発生したノイズ電流をグランドに流すために設けられている。
また、一対のスイッチ3p,3nは、リレー30内に設けられている。リレー30には、一つの電磁コイル31が配されている。この一つの電磁コイル31に通電すると、一対のスイッチ3p,3nが両方ともオンするよう構成されている。
図1に示すごとく、信号発生部6及び電圧測定部7は、主回路第1部分41に含まれる負側電力線2nに電気接続している。また、本例では、電圧測定部7によって、交流信号S,Sのピーク電圧Vp(図4参照)を測定している。電圧測定部7は、低周波交流信号Sのピーク電圧Vpを測定する漏電用測定部71と、高周波交流信号Sのピーク電圧Vpを測定する短絡用測定部72とを備える。漏電用測定部71と主回路第1部分41との間には、これらを絶縁すると共に低周波交流信号Sが通過可能な漏電検査用コンデンサ13が介在している。また、短絡用測定部72と主回路第1部分41との間には、これらを絶縁すると共に高周波交流信号Sが通過可能な短絡検査用コンデンサ14が介在している。漏電検査用コンデンサ13は、短絡検査用コンデンサ14よりも静電容量が大きい。
漏電検査用コンデンサ13は、電解コンデンサからなる。また、短絡検査用コンデンサ14は、端子間に加える電圧を逆にすることが可能な無極性コンデンサによって構成されている。本例では、短絡検査用コンデンサ14を、セラミックコンデンサによって構成している。
信号発生部6は、漏電検査用コンデンサ13と漏電用測定部71との間に接続している。信号発生部6は、直流電源10の漏電検査を行う際には、上述したように、低周波交流信号Sを発生する。直流電源10が漏電していないときは、図1に示すごとく、低周波交流信号Sは、第1抵抗R1を殆ど流れない。そのため、漏電用測定部71によって測定される低周波交流信号Sのピーク電圧Vpは、図4に示すごとく、比較的高い値になり、第1の閾値V1以上になる。
また、図2に示すごとく、直流電源10が漏電しているときは、低周波交流信号Sは、漏電検査用コンデンサ13、第1抵抗R1、導電部材12を通り、グランドへ流れる。そのため、図5に示すごとく、漏電用測定部71によって測定される低周波交流信号Sのピーク電圧Vpは低くなり、第1の閾値V1以下になる。上記判断部8は、低周波交流信号Sのピーク電圧Vpが第1の閾値V1以下になった場合は、直流電源10が漏電していると判断する。
なお、漏電検査を行う際に、スイッチ3が短絡故障していることがある。例えば図3に示すごとく、正側スイッチ3pが短絡故障していることがある。この場合、低周波交流信号Sに対してはコンデンサ5のインピーダンスが高くなるため、低周波交流信号Sはコンデンサ5を殆ど流れない。また、第2抵抗R2は第1抵抗R1よりも抵抗値が低いため、低周波交流信号Sは僅かに第2抵抗R2を流れる。しかしながら、その量は僅かであるため、図4の破線に示すごとく、低周波交流信号Sのピーク電圧Vpは僅かしか低下しない。そのため、ピーク電圧Vpは第1の閾値V1以上の値となる。なお、図3では、一対のスイッチ3n,3pのうち正側スイッチ3pのみが短絡故障している場合を示したが、負側スイッチ3nのみが短絡故障している場合、及び両方のスイッチ3p,3nが短絡故障している場合も同様に、低周波交流信号Sのピーク電圧Vpは僅かしか低下しない。
本例の検査システム1は、直流電源10が漏電していないと判断した後、スイッチ3p,3nの短絡故障検査を行う。このとき、信号発生部6は上述したように、高周波交流信号Sを発生する。図6に示すごとく、一対のスイッチ3p,3nがいずれも短絡故障していない場合、高周波交流信号Sはスイッチ3p,3nを流れない。そのため、短絡用測定部72によって測定される、高周波交流信号Sのピーク電圧Vpは、図8に示すごとく、比較的高い値となり、第2の閾値V2以上になる。
また、図7に示すごとく、例えば正側スイッチ3pが短絡故障していた場合は、高周波交流信号Sは短絡検査用コンデンサ13、正側スイッチ3p、コンデンサ5を通って、グランドに至る。これは、高周波交流信号Sに対してはコンデンサ5のインピーダンスが低くなるからである。したがって、図9に示すごとく、短絡用測定部72によって測定される、高周波交流信号Sのピーク電圧Vpは低下し、第2の閾値V2以下になる。なお、図7には、正側スイッチ3pが短絡故障した場合を示したが、負側スイッチ3nが短絡故障した場合、及び一対のスイッチ3p,3nが両方とも短絡故障した場合も同様に、高周波交流信号Sのピーク電圧Vpは第2の閾値V2以下になる。判断部8は、高周波交流信号Sのピーク電圧Vpが第2の閾値V2以下になった場合は、一対のスイッチ3p,3nのうち少なくとも一方が短絡故障していると判断する。
次に、検査システム1のフローチャートの説明をする。図10に示すごとく、本例ではまず、信号発生部6から低周波交流信号Sを発生する(ステップS1)。その後、ステップS2に移り、低周波交流信号Sのピーク電圧Vpを測定する。次いで、ステップS3に移る。ステップS3では、低周波交流信号Sのピーク電圧Vpが、第1の閾値V1(図5参照)以下か否かを判断する。ここでYesと判断した場合、ステップS4に移り、直流電源10が漏電していることをユーザ等に報知する。また、ステップS3においてNoと判断した場合は、ステップS5に移る。ここでは、信号発生部6から高周波交流信号Sを発生する。
その後、ステップS6に移り、高周波交流信号Sのピーク電圧Vpを測定する。次いで、ステップS7に移る。ここでは、高周波交流信号Sのピーク電圧Vpが、第2の閾値V2(図9参照)以下か否かを判断する。ここでYesと判断した場合は、ステップS8に移り、スイッチ3が短絡故障していることをユーザ等に報知する。また、ステップS7でNoと判断した場合は、ステップS9に移る。ここでは、充電装置16(図1参照)を用いて平滑コンデンサ18を充電し、突入電流が流れないようにした状態で、一対のスイッチ3p,3nをオンする。その後、ステップS10に移る。ここでは、直流電源10から電気機器11に直流電力を供給しつつ、直流電源10の漏電検査を再び行う。すなわち、信号発生部6から低周波交流信号Sを発生し、漏電用測定部71を用いて、低周波交流信号Sのピーク電圧Vpを測定する。そして、ピーク電圧Vpが第1の閾値V1以下になった場合には、直流電源10が漏電していると判断し、電気機器11への電力供給を停止する。
本例の作用効果について説明する。本例では図1に示すごとく、一対のスイッチ3p,3nよりも電気機器11側において、電力線2p,2nと導電部材12との間にコンデンサ5を設けてある。また、信号発生部6は、直流電源10の漏電検査を行うときには低周波交流信号Sを発生し、スイッチ3の漏電検査を行うときには高周波交流信号Sを発生するよう構成されている。
そのため、交流信号S,Sを用いて、直流電源10の漏電検査と、スイッチ3の短絡故障検査とをそれぞれ行うことが可能になる。すなわち、スイッチ3の短絡故障検査を行う際には、信号発生部6は高周波交流信号Sを発生する。周波数が高い交流信号に対しては、コンデンサ5のインピーダンスは低下する。そのため、図7に示すごとく、スイッチ3が短絡故障していた場合、高周波交流信号Sはスイッチ3を通り、さらにコンデンサ5を通ってグランドに流れる。そのため図9に示すごとく、測定部7によって測定される、高周波交流信号Sのピーク電圧Vpが大きく低下する。したがって、このピーク電圧Vpの測定値に基づいて、スイッチ3が短絡故障しているか否かを判断することができる。すなわち、ピーク電圧Vpが第2の閾値V2以下であるときは、一対のスイッチ3p,3nのうち少なくとも一方が短絡故障していると判断することができる。
また、直流電源10の漏電検査を行う場合には、信号発生部6は低周波交流信号Sを発生する。図2に示すごとく、直流電源10が漏電していた場合は、低周波交流信号Sはグランドに流れる。そのため、図5に示すごとく、低周波交流信号Sのピーク電圧Vpの測定値が大きく低下する。したがって、この測定値に基づいて、直流電源10が漏電しているか否かを判断することができる。すなわち、ピーク電圧Vpが第1の閾値V1以下であるときは、直流電源10が漏電していると判断することができる。
ここで仮に、漏電検査と短絡故障検査とを、それぞれ低周波交流信号Sによって行ったとすると、短絡故障検査をする際にスイッチ3が短絡故障していても、低周波交流信号Sがコンデンサ5を通ってグランドに流れていかない。そのため、スイッチ3が短絡故障しているか否かを判断できなくなる。また、仮に、漏電検査と短絡故障検査とを、それぞれ高周波交流信号Sによって行ったとすると、漏電検査をする際にスイッチ3が短絡故障していた場合、高周波交流信号Sがスイッチ3を通り、さらにコンデンサ5を通ってグランドに流れる。そのため、高周波交流信号Sの電圧が低下し、漏電していると誤って判断するおそれがある。これに対して、本例のように、漏電検査を行う際には低周波交流信号Sを用い、短絡故障検査を行う際には高周波交流信号Sを用いれば、このような不具合は生じにくくなる。すなわち、短絡故障検査を行う際には高周波交流信号Sを用いるため、スイッチ3が短絡故障している場合に、高周波交流信号Sを、スイッチ3及びコンデンサ5を通してグランドに流すことができる。そのため、高周波交流信号Sの電圧を測定することにより、スイッチ3が短絡故障しているか否かを判断することが可能になる。また、漏電検査をする際には低周波交流信号Sを用いるため、スイッチ3が短絡故障していても、低周波交流信号Sはコンデンサ5を流れにくく、その電圧は大きく低下しない。そのため、漏電検査時にスイッチ3が短絡故障していた場合に、漏電していると誤って判断するおそれは少ない。
また、図1に示すごとく、本例では、上記漏電用測定部71と主回路第1部分41との間に漏電検査用コンデンサ13を設けてある。また、短絡用測定部72と主回路第1部分41との間に短絡検査用コンデンサ14を設けてある。漏電検査用コンデンサ13は、短絡検査用コンデンサ14よりも静電容量が大きい。
このようにすると、漏電検査用コンデンサ13の静電容量を大きくしてあるため、漏電検査をする際に発生した低周波交流信号Sが漏電検査用コンデンサ13を通過しやすくなる。そのため、漏電が発生したときに、低周波交流信号Sが漏電検査用コンデンサ13を通過し、さらに第1抵抗R1を通ってグランドに流れやすくなる。したがって、低周波交流信号Sの電圧が低下しやすくなり、直流電源10が漏電しているか否かを判断しやすくなる。
また、本例の短絡検査用コンデンサ14は、上記無極性コンデンサによって構成されている。
そのため、短絡検査用コンデンサ14を、主回路第1部分41のどの位置にも接続でき、検査システム1の設計自由度を高めることが可能になる。すなわち、仮に図15に示すごとく、短絡検査用コンデンサ14を電解コンデンサによって構成し、かつ正側バスバー2pに接続したとすると、短絡検査用コンデンサ14に加わる電圧が逆になる場合が生じ得るため、短絡検査用コンデンサ14が劣化するおそれがある。つまり、短絡検査用コンデンサ14の2つの端子141,142のうち、接続点Bとは反対側の端子141は、その電位がグランドに近い値をとる。また、接続点Bの電位は通常、グランドよりも高い。そのため、図15に示すごとく、端子141をマイナス側にした状態で、短絡検査用コンデンサ14(電解コンデンサ)は取り付けられる。図15の状態において、直流電源10の電圧が例えば200Vであり、回生時にこれよりも高い電圧、例えば600Vの電圧が直流電源10に加わる場合を考える。非回生時には、接続点Bの電位は100Vになり、接続点Aの電位は−100Vになるため、検出用コンデンサ62には正常な向きに電圧が加わる。しかしながら、回生時に、接続点Cと導電部材12との間が漏電することがある。この場合、接続点Cの電位は略0Vになる。また、三相交流モータ19(発電機)によって600Vの電圧が発生しているため、接続点Aの電位は接続点Cよりも600V低くなり、−600Vになる。また、接続点Bの電位は、接続点Aよりも200V高いため、−400Vになる。したがって、この場合、短絡検査用コンデンサ14に逆向きに電圧が加わることになる。そのため、短絡検査用コンデンサ14を電解コンデンサによって構成すると、劣化する可能性がある。
これに対して、本例のように短絡検査用コンデンサ14を無極性コンデンサによって構成すれば、電圧が逆に加わる可能性がある位置であっても、短絡検査用コンデンサ14を接続することが可能になる。そのため、検査システム1の設計自由度を上げることができる。本例では、スイッチ3の短絡故障検査を行う際には高周波交流信号Sを用いている。そのため、短絡検査用コンデンサ14は、静電容量を小さくしても、高周波交流信号Sに対するインピーダンスを比較的小さくすることができ、高周波交流信号Sを通過させることができる。したがって、短絡検査用コンデンサ14として、静電容量が小さい無極性コンデンサ、例えばセラミックコンデンサやフィルムコンデンサを用いることができ、短絡検査用コンデンサ14を、主回路第1部分41内の任意の箇所に接続することができる。例えば図12に示すごとく、短絡検査用コンデンサ14を、主回路第1部分41内の正側電力線2pに接続したり、図14に示すごとく、直流電源10内に接続したりすることができる。そのため、検査システム1の設計自由度を上げることが可能になる。
また、本例では、図1に示すごとく、漏電検査用コンデンサ13及び短絡検査用コンデンサ14を、主回路第1部分41のうち直流電源10の負電極102と電位が等しい部位に接続してある。
そのため、2つの検査用コンデンサ13,14を同じ位置に接続することができ、検査システム1の製造工程を簡素化することができる。
なお、本例では、漏電検査用コンデンサ13を電解コンデンサによって構成しているが、直流電源10の負電極102と電位が等しい部位(接続点A)であれば、漏電検査用コンデンサ13に加わる電圧は逆にならない。つまり、漏電検査用コンデンサ13の2つの端子131,132のうち、接続点Aとは反対側の端子131は、その電位がグランドに近い値をとる。また、接続点Aの電位は、グランドより低い。そのため、端子132をマイナス側にした状態で、漏電検査用コンデンサ13(電解コンデンサ)は取り付けられる。例えば、非回生時は、接続点Aの電位は、上述したように−100Vになるため、漏電検査用コンデンサ13には正常な向きに電圧が加わる。また、回生時に接続点Cが漏電した場合、上述したように接続点Aの電位は−600Vになる。そのため、この場合でも、漏電検査用コンデンサ13には正常な向きに電圧が加わる。したがって、漏電検査用コンデンサ13(電解コンデンサ)が劣化するおそれは少ない。そのため、接続点Aに接続するのであれば、漏電検査用コンデンサ13を電解コンデンサによって構成することができる。
以上のごとく、本例によれば、交流信号を用いて漏電検査と短絡故障検査とを行うことが可能な検査システムを提供することができる。
なお、本例では、電圧測定部7(漏電用測定部71、及び短絡用測定部72)を用いて、交流信号S,Sのピーク電圧Vp(図4、図8参照)を測定しているが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、電圧測定部7を用いて、交流信号S,Sの平均電圧を測定してもよい。
また、本例では、電力線2と導電部材12との間に、電子部品からなるコンデンサ5を設けたが、本発明はこれに限るものではなく、コンデンサ5を、浮遊容量によって構成することもできる。すなわち、電力線2と導電部材12との間の隙間を狭くし、これにより、電力線2と導電部材12との間に大きな浮遊容量を形成することができる。この浮遊容量を上記コンデンサ5として用いることができる。
(実施例2)
以下の実施例においては、図面に用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
本例は、図12に示すごとく、短絡検査用コンデンサ14及び短絡用測定部72の接続位置を変更した例である。実施例1と同様に、本例では、短絡検査用コンデンサ14をセラミックコンデンサによって形成してある。また、短絡検査用コンデンサ14を、主回路第1部分41のうち直流電源10の正電極101と電位が同じ部位に接続してある。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を備える。
(実施例3)
本例は、検査システム1の回路構成を変更した例である。図13に示すごとく、本例では、直流電源10の正電極101と負電極102との間に、2個の短絡検査用コンデンサ14を直列に接続してある。この2個の短絡検査用コンデンサ14の接続点145に、短絡用測定部72を接続してある。
本例の作用効果について説明する。上記構成にすると、上記接続点145の電位の変動を抑制しやすくなる。そのため、短絡用測定部72が大きなノイズを検出することを抑制できる。すなわち、実施例1のように、短絡検査用コンデンサ14を直流電源10の負電極102と同電位となる位置に接続(図1参照)したり、実施例2のように、短絡検査用コンデンサ14を直流電源10の正電極101と同電位となる位置に接続(図12参照)したりすることも可能であるが、この場合、スイッチ3が短絡故障すると、平滑コンデンサ18の端子と接続点A、Bとが同電位になってしまう。そのため、スイッチ3が短絡故障している状態で充電装置16を用いて平滑コンデンサ18を充電すると、平滑コンデンサ18の端子の電位が変動して、接続点A,Bの電位が変化する。そのため、短絡検査用コンデンサ14に電流が流れ、これがノイズになって短絡用測定部72によって測定される可能性がある。そのため、ノイズが低減するまで、高周波交流信号Sの電圧を、短絡用測定部72によって測定できない。これに対して、本例のように構成すれば、接続点145の電位は、2つの接続点A,Bの中間の値になるため、スイッチ3が短絡故障している状態で平滑コンデンサ18を充電しても、接続点145の電位は大きく変動しなくなる。そのため、短絡用測定部72によって大きなノイズが測定されにくい。
(実施例4)
本例は、検査システム1の回路構成を変更した例である。図14に示すごとく、本例では、短絡検査用コンデンサ14を直流電源10内における、正電極101と負電極102との中間の電位をとる位置(接続点E)に接続してある。
その他、実施例1と同様の構成および作用効果を備える。
1 検査システム
10 直流電源
11 電気機器
12 導電部材
2 電力線
3 スイッチ
4 主回路部
41 主回路第1部分
5 コンデンサ
6 信号発生部
7 電圧測定部
8 判断部

Claims (5)

  1. 直流電源(10)と、該直流電源(10)と電気機器(11)とを電気接続する一対の電力線(2)と、該一対の電力線(2)にそれぞれ設けられた一対のスイッチ(3)とを有する主回路部(4)と、
    上記電力線(2)に対して絶縁した状態で配され、グランドに接続した導電部材(12)と、
    上記一対のスイッチ(3)よりも上記電気機器(11)側において、個々の上記電力線(2)と上記導電部材(12)との間に設けられたコンデンサ(5)と、
    上記主回路部(4)のうち上記一対のスイッチ(3)よりも上記直流電源(10)側の部位である主回路第1部分(41)に電気接続し、交流信号を発生する信号発生部(6)と、
    上記主回路第1部分(41)に電気接続し、上記交流信号の電圧を測定する電圧測定部(7)と、
    該電圧測定部(7)によって得られた上記電圧の測定値に基づいて、上記直流電源(10)が漏電しているか否か、及び上記一対のスイッチ(3)のうち少なくとも一方が短絡故障しているか否かを判断する判断部(8)とを備え、
    上記信号発生部(6)は、上記判断部(8)によって上記直流電源(10)が漏電しているか否かを判断するときには、周波数が相対的に低い上記交流信号である低周波交流信号(S)を発生し、上記判断部(8)によって上記スイッチ(3)が短絡故障しているか否かを判断するときには、上記低周波交流信号(S)よりも周波数が高い上記交流信号である高周波交流信号(S)を発生するよう構成されていることを特徴とする検査システム(1)。
  2. 上記電圧測定部(7)は、上記低周波交流信号(S)の電圧を測定する漏電用測定部(71)と、上記高周波交流信号(S)の電圧を測定する短絡用測定部(72)とを備え、上記漏電用測定部(71)と上記主回路第1部分(41)との間に、これらを絶縁すると共に上記低周波交流信号(S)が通過可能な漏電検査用コンデンサ(13)が介在し、上記短絡用測定部(72)と上記主回路第1部分(41)との間に、これらを絶縁すると共に上記高周波交流信号(S)が通過可能な短絡検査用コンデンサ(14)が介在し、上記漏電検査用コンデンサ(13)は上記短絡検査用コンデンサ(14)よりも静電容量が大きいことを特徴とする請求項1に記載の検査システム(1)。
  3. 上記短絡検査用コンデンサ(14)は、端子間に加える電圧を逆にすることが可能な無極性コンデンサによって構成されていることを特徴とする請求項2に記載の検査システム(1)。
  4. 上記漏電検査用コンデンサ(13)及び上記短絡検査用コンデンサ(14)は、上記主回路第1部分(41)のうち上記直流電源(10)の負電極(102)と電位が等しい部位に接続していることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の検査システム(1)。
  5. 上記直流電源(10)の正電極(101)と負電極(102)との間に、2個の上記短絡検査用コンデンサ(14)が直列に接続しており、該2個の短絡検査用コンデンサ(14)の接続点(145)に、上記短絡用測定部(72)が接続していることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の検査システム(1)。
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