JP6680996B2

JP6680996B2 - 漏電検出装置

Info

Publication number: JP6680996B2
Application number: JP2015206941A
Authority: JP
Inventors: 一福島
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2035-10-21
Also published as: JP2017078652A

Description

本発明は、電動車両における漏電検出装置に関する。

電動車両においては、高電圧システムが漏電すると走行できないため、漏電した場合には早急な対応が望まれる。そこで、例えば下記特許文献１には、高電圧システムの漏電を検出する技術が開示されている。

特開２０１４−１７６２２７号公報

上記特許文献１に開示された技術等の従来技術においては、高電圧コンポーネントを複数有する高電圧システムで漏電が発生した場合、どの高電圧コンポーネントで漏電したのかを特定することはできない。そのため、まず高電圧コンポーネントを一つ一つ人手によって切り離し、絶縁抵抗を測定しなければ、どの高電圧コンポーネントを交換してよいのかを判断することができない。

本発明は、上述のような技術的課題に鑑み、漏電している高電圧コンポーネントを特定することができる、漏電検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る漏電検出装置は、
電源の出力側に接続する第１電線、及び、該電源の入力側に接続する第２電線に対して、それぞれ配線を介して互いに並列に接続する複数のコンポーネントを有する回路の、漏電を検出する漏電検出装置であって、
前記第１電線又は前記第２電線における、前記配線との接続点と前記電源との接続点との間、及び、前記配線との各接続点間に、それぞれ配置され、互いに異なるインピーダンスを有する、複数のインピーダンス発生回路と、
前記複数のインピーダンス発生回路の配置される前記第１電線又は前記第２電線に交流電流を流し、検出した該交流電流における周波数と電流値との関係から、漏電している前記コンポーネントを特定する、漏電センサとを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る漏電検出装置は、
上記第１の発明に係る漏電検出装置において、
前記漏電センサは、
前記複数のインピーダンス発生回路の配置される前記第１電線又は前記第２電線に交流電流を流す、交流電流発生装置と、
予め、前記コンポーネントから漏電する漏電経路毎に、前記交流電流の電流値が極大値となる共振周波数の個数を記憶しておき、検出した前記個数と、記憶していた前記漏電経路毎の前記個数とを比較することで、漏電している前記コンポーネントを特定する、漏電検出器とを備える
ことを特徴とする。

本発明に係る漏電検出装置によれば、漏電している高電圧コンポーネントを特定することができる。

本発明の実施例に係る漏電検出装置を説明するブロック図である。漏電の有無及び漏電経路による、周波数と電流値との関係の一例を示すグラフである。（ａ）は漏電していない状態、（ｂ）は第１漏電経路で漏電している状態、（ｃ）は第２漏電経路で漏電している状態、（ｄ）は第３漏電経路で漏電している状態を、それぞれ示している。

以下、本発明に係る漏電検出装置を実施例にて図面を用いて説明する。

図１は、本実施例に係る漏電検出装置を説明するブロック図である。なお、図中の一点鎖線は漏電経路を示している。本実施例に係る漏電検出装置について図１を用いて説明する。

本実施例に係る漏電検出装置が配設される高電圧回路１０１は、高電圧を供給する電池パック１０２（電源）、及び、電池パック１０２に並列接続され、電池パック１０２から供給される高電圧により駆動する第１〜３高電圧コンポーネント１０３〜１０５を備えている。

第１〜３高電圧コンポーネント１０３〜１０５は、それぞれ走行用モータ、エアコンプレッサ、ヒータ等に用いられるものとする。なお、ここでは高電圧コンポーネントが３つ配置されているものとしているが、これに限らず高電圧コンポーネントはいくつあってもよい（ただし、全て並列接続とする）。以下では、第１〜３高電圧コンポーネント１０３〜１０５の配置についてより詳述する。

まず、電池パック１０２の出力側（高電圧側）には高電圧側電線Ｆ₁（第１電線）が接続し、電池パック１０２の入力側（低電圧側）には低電圧側電線Ｆ₂（第２電線）が接続している。

また、第１高電圧コンポーネント１０３は、第１配線ｆ₁₁及び第２配線ｆ₁₂をそれぞれ介して、高電圧側電線Ｆ１及び低電圧側電線Ｆ₂に接続している。

さらに、第２高電圧コンポーネント１０４は、第１高電圧コンポーネント１０３よりも電池パック１０２から離れた位置において、第３配線ｆ₂₁及び第４配線ｆ₂₂をそれぞれ介して、高電圧側電線Ｆ₁及び低電圧側電線Ｆ₂に接続している。

そして、第３高電圧コンポーネント１０５は、第２高電圧コンポーネント１０４よりも電池パック１０２から離れた位置において、第５配線ｆ₃₁及び第６配線ｆ₃₂をそれぞれ介して、高電圧側電線Ｆ₁及び低電圧側電線Ｆ₂に接続している。

本実施例に係る漏電検出装置は、漏電センサ１０及び第１〜３コイル１３〜１５を備えている。第１〜３コイル１３〜１５は、互いに異なるインピーダンスを有するインピーダンス発生回路として、低電圧側電線Ｆ２に配置されているものである。ここでは、上述の如く高電圧コンポーネントが３つであるものとしているため、コイルも３つとしており、実際には、高電圧コンポーネントの配置数に応じてコイルの配置数も変更する。

第１〜３コイル１３〜１５の配置について詳述する。第１コイル１３は、低電圧側電線Ｆ₂における、電池パック１０２との接続点と、第２配線ｆ₁₂との接続点との間に、配置されている。また、第２コイル１４は、低電圧側電線Ｆ₂における、第２配線ｆ₁₂との接続点と、第４配線ｆ₂₂との接続点との間に、配置されている。さらに、第３コイル１５は、低電圧側電線Ｆ₂における、第４配線ｆ₂₂との接続点と、第６配線ｆ₃₂と接続点との間に、配置されている。

漏電センサ１０は、交流電流発生器１１及び漏電検出器１２を備え、低電圧側電線Ｆ₂に交流電流を流し、検出した該交流電流における周波数と電流値との関係から、漏電している高電圧コンポーネントを特定するものである。以下、交流電流発生器１１及び漏電検出器１２について説明する。

交流電流発生装置１１は、一端が、低電圧側電線Ｆ₂における、第１コイル１３よりも電池パック１０２側に接続され、他端が車体に接地されており、低電圧側電線Ｆ₂に交流電流を流すものである。なお、この交流電流の電圧は一定、周波数は可変とする。

漏電検出器１２は、低電圧側電線Ｆ₂における周波数と電流値の関係のデータを、漏電経路毎に予め記憶しておき、交流電流の周波数を変える（電圧は一定）指令を交流電流発生器１１に与え、実際に検出した交流電流発生装置１１による交流電流における周波数と電流値の関係と、予め記憶していた前記データとを比較することで、漏電経路を特定する。

なお、ここでの漏電経路とは、図１の一点鎖線矢印に示すように、第１高電圧コンポーネント１０３から車体（グランド）に漏電する第１漏電経路、第２高電圧コンポーネント１０４から車体に漏電する第２漏電経路、及び、第３高電圧コンポーネント１０５から車体に漏電する第３漏電経路を指す。

ここで、第１コイル１３のインピーダンスをＸ₁、第２コイル１４のインピーダンスをＸ₂、第３コイル１５のインピーダンスをＸ₃とすると、
Ｘ₁＝ωＬ₁−１／（ωＣ₁）
Ｘ₂＝ωＬ₂−１／（ωＣ₂）
Ｘ₃＝ωＬ₃−１／（ωＣ₃）となる。
（ただし、ｎ＝１，２，３として、Ｌ_nは第ｎコイルのインダクタンス、Ｃ_nは第ｎコイルに内在するキャパシタンス、ω（＝２πｆ）は交流の角周波数、とする。）

したがって、第１漏電経路の合成インピーダンスをＺ₁、第２漏電経路の合成インピーダンスをＺ₂、第３漏電経路の合成インピーダンスＺ₃とすると、
Ｚ₁＝Ｒ₁＋ｊ（Ｘ₁）＝Ｖ／Ｉ
Ｚ₂＝Ｒ₂＋ｊ（Ｘ₁＋Ｘ₂）＝Ｖ／Ｉ
Ｚ₃＝Ｒ₃＋ｊ（Ｘ₁＋Ｘ₂＋Ｘ₃）＝Ｖ／Ｉとなる。
（ただし、ｊは虚数を表し、ｎ＝１，２，３として、Ｒ_nは第ｎ漏電経路上に内在するレジスタンス、Ｖは電圧値（一定）、Ｉは電流値、とする。）
なお、この合成インピーダンスは共振周波数を有する。

図２（ａ）〜（ｄ）は、漏電の有無及び漏電経路毎の、交流電流の周波数と電流値の関係の一例を示すグラフである。図２（ａ）は漏電していない状態、図２（ｂ）は第１漏電経路で漏電している状態、図２（ｃ）は第２漏電経路で漏電している状態、図２（ｄ）は第３漏電経路で漏電している状態を、それぞれ示している。

漏電していない状態では、図２（ａ）に示すように、周波数に依らず電流値は０となる。

第１漏電経路で漏電している状態では、図２（ｂ）に示すように、最大電流値がＩ₁であり、最大電流値Ｉ₁のときの共振周波数はｆ₁となる。

第２漏電経路で漏電している状態では、図２（ｃ）に示すように、最大電流値がＩ₂であり、最大電流値Ｉ₂のときの共振周波数がｆ₂となる。また、電流値が極大値となる共振周波数は、ｆ₁及びｆ₂の２つとなる。

第３漏電経路で漏電している状態では、図２（ｄ）に示すように、最大電流値がＩ₃であり、最大電流値Ｉ₃のときの共振周波数がｆ₃となる。また、電流値が極大値となる共振周波数は、ｆ₁，ｆ₂及びｆ₃の３つとなる。

なお、図２（ａ）〜（ｄ）中では、ｆ₁＜ｆ₂＜ｆ₃，Ｉ₁＜Ｉ₂＜Ｉ₃としているが、これは一例であり、これらの大小関係はインピーダンスＸ₁，Ｘ₂，Ｘ₃によって変化する。

以上より、漏電検出器１２は、予め、漏電経路毎に交流電流発生器１１による交流電流の電流値が極大値となる共振周波数の個数を記憶しておき、実際に検出した、電流値が極大値となる共振周波数の個数と、記憶していた、電流値が極大値となる共振周波数の個数とを比較することで、漏電経路を特定するものとする。

あるいは、図２（ａ）〜（ｄ）のように電流値がＩ₁＜Ｉ₂＜Ｉ₃の場合であれば、漏電検出器１２は、予め、漏電経路毎に交流電流発生器１１による交流電流の最大電流値を記憶しておき、実際に検出した最大電流値と、記憶していた最大電流値とを比較することで、漏電経路を特定するものとしてもよい。

また、図２（ａ）〜（ｄ）のように電流値がＩ₁＜Ｉ₂＜Ｉ₃の場合であれば、漏電検出器１２は、予め、漏電経路毎に交流電流発生器１１による交流電流が最大電流値となる共振周波数を記憶しておき、実際に検出した、最大電流値となる共振周波数と、記憶していた、最大電流値となる共振周波数とを比較することで、漏電経路を特定するものとしてもよい。

以下、本実施例に係る漏電検出装置による漏電検出時の動作について説明する。

まず、漏電検出器１２の指令に基づき、交流電流発生器１１が、第１〜３コイル１３〜１５が配置された低電圧側電線Ｆ₂に交流電流を流し、周波数を変えていく。

そして、漏電検出器１２によって、交流電流発生器１１による交流電流における周波数と電流値を検出し、予め記憶していたデータに基づき、漏電している高電圧コンポーネントを特定する。なお、ここでの漏電検出器１２による具体的な処理については既に説明した如くである。

なお、本実施例では、低電圧側電線Ｆ₂に対して、コイルを配置し、漏電センサ１０（交流電流発生器１１）が接続しているものとして説明したが、高電圧側電線Ｆ₁側に対しても同様に行うことができる。

また、本実施例では、漏電センサ１０はインピーダンスを検出するものとし、低電圧側電線Ｆ₂には、インピーダンス発生回路としての第１〜３コイル１３〜１５を配置することで、インピーダンスを発生させるものとしたが、第１〜３コイル１３〜１５を設けずに、漏電センサ１０は、漏電経路毎に内在する浮遊容量等から生じるインピーダンスを検出するものとすることで、漏電経路を特定することも可能である。

本発明は、電動車両における漏電検出装置として好適である。

１０漏電センサ
１１交流電流発生器
１２漏電検出器
１３第１コイル（インピーダンス発生回路）
１４第２コイル（インピーダンス発生回路）
１５第３コイル（インピーダンス発生回路）
１０１高電圧回路
１０２電池パック（電源）
１０３第１高電圧コンポーネント
１０４第２高電圧コンポーネント
１０５第３高電圧コンポーネント

Claims

電源の出力側に接続する第１電線、及び、該電源の入力側に接続する第２電線に対して、それぞれ配線を介して互いに並列に接続する複数のコンポーネントを有する回路の、漏電を検出する漏電検出装置であって、
前記第１電線又は前記第２電線における、前記配線との接続点と前記電源との接続点との間、及び、前記配線との各接続点間に、それぞれ配置され、互いに異なるインピーダンスを有する、複数のインピーダンス発生回路と、
前記複数のインピーダンス発生回路の配置される前記第１電線又は前記第２電線に交流電流を流し、検出した該交流電流における周波数と電流値との関係から、漏電している前記コンポーネントを特定する、漏電センサとを備える
ことを特徴とする、漏電検出装置。
前記漏電センサは、
前記複数のインピーダンス発生回路の配置される前記第１電線又は前記第２電線に交流電流を流す、交流電流発生装置と、
予め、前記コンポーネントから漏電する漏電経路毎に、前記交流電流の電流値が極大値となる共振周波数の個数を記憶しておき、検出した前記個数と、記憶していた前記漏電経路毎の前記個数とを比較することで、漏電している前記コンポーネントを特定する、漏電検出器とを備える
ことを特徴とする、請求項１に記載の漏電検出装置。