JPH0870503A - 電気自動車の地絡検出回路 - Google Patents
電気自動車の地絡検出回路Info
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- JPH0870503A JPH0870503A JP6205587A JP20558794A JPH0870503A JP H0870503 A JPH0870503 A JP H0870503A JP 6205587 A JP6205587 A JP 6205587A JP 20558794 A JP20558794 A JP 20558794A JP H0870503 A JPH0870503 A JP H0870503A
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
なく、直流電源内部および交流給電線あるいは交流モー
タ内部における地絡を検出する。 【構成】 発振器11でデューティ比50%の矩形波パ
ルスを発生し、その信号をインピーダンス変換器12を
介して出力し、検出抵抗13、カップリングコンデンサ
10Aを介してプラス母線4と接続する。正常時には、
接続点Pに現れる矩形波パルスの波高値は下がらないた
め、比較器21はデューティ比50%の矩形波パルスを
出力する。交流モータ3で地絡が発生すると、検出抵抗
13および地絡抵抗31によって矩形波パルスの波高値
が分圧されて分圧抵抗22、23による基準電圧V1よ
り低くなるため、比較器21の出力はデューティ比10
0%の一定電圧値となり、地絡を検出できる。
Description
た電気自動車の地絡検出回路に関する。
は、実開平6−2901号公報のものがある。これは、
図4に示すように、走行用電池81の端子と電気車両の
車体との間に漏電検知用抵抗83、86を設け、この漏
電検知用抵抗83、86に漏電電流が流れることによっ
て生じる電圧降下を差動増幅器84、87で監視し、電
圧降下の大きさを比較器85、88により所定値と比較
し、電圧降下の大きさが所定値より大きい場合にメンテ
ナンス指示ランプ80を点灯させて、漏電の有無を運転
員に知らせるものである。
ものでは、図5に示すように、差動変流器92を用い
て、直流電源91の任意の点から引き出した端子と大地
等の接地極との間に、差動変流器92の一次巻線の一部
と交流電源93を挿入して、直流電源91とコンデンサ
94間に交流電圧を印加する。これにより、直流電源9
1と接地との間に交流電圧が常時印加され、コンデンサ
94は、直流電源91に対して等価的に示す対地キャパ
シタンスとして作用する。ここで可変コンデンサ95の
容量値をコンデンサ94の容量と同じ値に設定しておけ
ば、差動交流器92の一次巻線で、コンデンサ95から
流れる電流はコンデンサ94を流れる電流を相殺し、起
磁力が零となるので、正常時には差動変流器92の二次
巻線にはほどんど電流が流れない。直流電源91の内部
または母線において短絡事故が生じると、コンデンサ9
4のキャパシタンスが変化するため、差動変流器92の
二次巻線に出力が生じるため、漏電が検出できる。
ものでは、走行用電池の内部の漏電については、漏電検
知用抵抗における電圧降下が小さいため、充分に漏電を
検知できない。また、後者のものでは、対地キャパシタ
ンスが変動した場合にも、差動変流器の二次巻線に出力
が生じるため、誤って漏電が検出されてしまうという問
題がある。さらに、近年、電気自動車の走行用モータと
して交流モータが採用されるようになり、モータ内部な
ど交流電圧の発生箇所においても、地絡が発生すること
が考えられるが、上記のものではいずれも、こうした点
において、充分な対応ができない。
の母線のみでなく、直流電源内部および交流給電線ある
いは交流モータ内部における地絡を検出することができ
る電気自動車の地絡検出回路を提供することを目的とす
る。
は、車体と電気的に絶縁された直流電源回路および該直
流電源回路により駆動される交流回路を有する電気自動
車において、一定の出力インピーダンスで交流信号を出
力し、前記直流電源回路および前記交流回路に対してコ
ンデンサを介して接続された交流信号出力回路と、前記
直流電源回路あるいは前記交流回路と前記車体との地絡
の発生時に前記交流信号出力回路の前記交流信号の電圧
レベル変化を検出する電圧レベル変化検出回路とを具備
したことを技術的手段とする。請求項2では、請求項1
において、前記交流信号出力回路は、前記地絡の発生に
伴って発振振幅が変化する発振回路であり、前記電圧レ
ベル変化検出回路は、前記発振回路の発振振幅を所定値
と比較する比較回路を有することを技術的手段とする。
振回路は、一定の矩形波を発生する発振器と、該発振器
の後段に設けられ前記地絡の発生時に前記発振器の発振
周波数が変化しないように前記発振器の出力インピーダ
ンスを変換するインピーダンス変換器と、該インピーダ
ンス変換器と前記コンデンサとの間に直列接続される抵
抗器とから構成されることを技術的手段とする。請求項
4では、前記発振器の周波数を100Hz以下に設定し
たことを技術的手段とする。
ダンスで交流信号を出力する交流信号発生回路は、直流
電源回路および交流回路にコンデンサを介して接続され
ているため、直流電源回路あるいは交流回路において地
絡が発生すると、交流信号発生回路における交流成分の
出力インピーダンスが変化して、交流信号の電圧レベル
が変化する。地絡によって交流信号の電圧レベルは、電
圧レベル検出回路によって検出され、地絡の発生を検出
できる。
路の発振振幅が変化し、その振幅変化が、比較器によっ
て所定値と比較されて地絡が検出される。請求項3で
は、発振器の後段には、インピーダンス変換器が設けら
れているため、地絡の発生によって発振回路の出力イン
ピーダンスが変化しても、発振器の発振周波数は変化せ
ず、安定した発振を行うことができる。また、発振回路
の出力としての矩形波信号の電圧レベルは、地絡によっ
て生じる抵抗と抵抗器とによって分圧された電圧レベル
となって、比較器によって比較される。請求項4では、
電圧レベルの検出部のインピーダンスが、対地キャパシ
タンスに応じてまた発振周波数が大きくなる程低下する
ことを考慮して、発振器の発振周波数を100Hz以下
に設定している。このため、地絡が発生しない時に、対
地キャパシタンスが変動した場合でも、電圧レベルの検
出部の対地インピーダンスが低下することが少なくな
り、誤って地絡が検出されることがない。
回路の交流信号を、コンデンサを介して直流電源回路お
よび交流回路に印加して、その電圧レベルの変化を検出
しているため、直流電源回路あるいは交流回路において
地絡が発生した場合に、容易に地絡を検出することがで
きる。請求項2では、発振回路で発生する交流信号の発
振振幅の変化を検出するため、交流回路における固有の
電圧変化の影響を受けることがなく、発振回路の交流信
号のみについての振幅変化を検出すればよいため、交流
回路における地絡発生を正確に検出することができる。
ピーダンス変換器とから構成されているため、地絡が発
生しても、安定した矩形波を発生させることができる。
従って、矩形波信号の電圧レベルの変化を正確に検出で
き、安定して地絡を検出することができる。請求項4で
は、発振器の発振周波数が100Hz以下であるため、
対地キャパシタンスが変動しても、発振回路の出力イン
ピーダンスが変動しにくい。このため、対地キャパシタ
ンスが変動しても、誤って地絡が検出されることがな
い。
図に示す実施例に基づいて説明する。図1において、A
は、電気自動車の走行駆動回路系を示すもので、1は高
電圧直流電源(例えば200〜300V)として設けら
れたバッテリ群であり車体Bと電気絶縁されている。2
はDC−AC変換器としてのインバータ、3は車両走行
用の交流モータ、4はバッテリ群1からインバータ2へ
の直流正極給電線であるプラス母線、5はバッテリ群1
からインバータ2への直流負極給電線であるマイナス母
線、6、7、8は、インバータ2から交流モータ3への
交流給電線であるU相線、V相線、W相線である。
走行駆動回路系Aにおける車体Bへの地絡を検出するた
めのもので、交流信号出力回路としての発振回路10
と、電圧レベル変化検出回路としての検出部20とから
なり、発振回路10と検出部20との接続点Pと走行駆
動回路系Aのバッテリ群1のプラス母線4との間がカッ
プリングコンデンサ10Aで接続されており、直流成分
が遮断される。
てマルチバイブレータが形成され一定周波数の矩形波を
発生する発振器11と、その後段に設けられ、走行駆動
回路系Aにおける地絡の発生時に負荷インピーダンスが
変動したとき発振器11の発振周波数が変動しないよう
にするために設けられたインピーダンス変換器12と、
インピーダンス変換器12の後段に接続された検出抵抗
13とからなる。
周波数の矩形波パルスを発生し、インピーダンス変換器
12は、発振器11の矩形波パルスをそのままのデュー
ティ比で出力し、発振回路10の交流信号出力は、検出
抵抗13を介して接続点Pに現れる。検出抵抗13は、
地絡発生時に、地絡抵抗31とによって分圧器として作
用する。
出力が現れる検出抵抗13とカップリングコンデンサ1
0Aとの接続点Pの電圧レベルを基準電圧V1と比較す
るための比較器21が設けられており、接続点Pは比較
器21の反転入力端子に接続されている。比較器21の
非反転入力端子には、分圧抵抗22、23によって基準
電圧V1を設定した基準電圧回路が接続されている。
しない正常時には発振回路10の矩形波パルスの波高値
が基準電圧V1より高くなり、地絡が発生して矩形波パ
ルスの波高値が低くなった場合には、その波高値が基準
電圧V1より低くなるように設定されている。従って、
比較器21からは、地絡が発生しない場合には、デュー
ティ比50%の矩形波パルスが出力され、地絡が発生し
た場合には、デューティ比100%の一定電圧値が出力
される。
ンデンサ25によって時定数を設定した平滑回路26が
設けられ、比較器21の出力は平滑回路26を介して比
較器27の非反転入力端子と接続されている。平滑回路
26は、比較器21の出力がデューティ比50%の場合
に、平滑電圧Vrが基準電圧V2より低くなり、比較器
21の出力がデューティ比100%の場合に平滑電圧V
rが基準電圧V2より高くなるように、その時定数が設
定されている。
回路26の平滑電圧Vrに対応して分圧抵抗28、29
によって基準電圧V2を設定した基準電圧回路が接続さ
れている。比較器27は、比較器21の出力がデューテ
ィ比50%の矩形波パルスの場合に、平滑回路26の平
滑電圧Vrが基準電圧V2より低くなるため、ローレベ
ルを出力し、比較器21の出力がデューティ比100%
の一定電圧値の場合には、平滑電圧Vrが基準電圧V2
より高くなるため、ハイレベルを出力する。なお、発振
回路10および検出部20のアースラインGNDは、い
ずれも車体Bと接続されている。
5、16、17、18は、地絡発生時にインピーダンス
変換器12の演算増幅器および比較器21を、逆電圧あ
るいは過電圧から保護するための保護用ダイオードであ
る。
力インピーダンスZは、
と対地キャパシタンスCとによって
ピーダンスZは、周波数fが大きくなるほど低下する。
このため、各母線4、5と車体との間に発生する対地キ
ャパシタンスCが実車両において約20〜40nFであ
るとした場合、対地キャパシタンスCの変動によって誤
って地絡が検出されないようにするために、上記の発振
器11の矩形波パルスの発振周波数Fは、100Hz以
下に設定してある。
参考に説明する。地絡が発生していない平常時には、接
続点Pのインピーダンスに変化がないため、比較器21
の反転入力端子には、あらかじめ設定した基準電圧V1
より高い波高値を有する矩形波パルスが入力されるた
め、比較器21の出力はデューティ比50%の矩形波パ
ルスとなる。このため、抵抗24およびコンデンサ25
の平滑回路26によって現れる平滑電圧Vrは、基準電
圧V2より低くなり、それが比較器27の非反転入力端
子に入力されて、比較器27の出力は正常状態を示すロ
ーレベルとなる。
生し、図1に示す地絡抵抗31が現れた場合には、カッ
プリングコンデンサ10Aは、バッテリ群1、カップリ
ングコンデンサ10A、検出抵抗13、インピーダンス
変換器12、アースラインGND、車体B、地絡抵抗3
1、バッテリ群1の経路で、バッテリ群1の電圧値まで
充電される。
は、交流信号出力の矩形波パルスであるため、検出抵抗
13、カップリングコンデンサ10A、バッテリ群1、
地絡抵抗31、車体B、インピーダンス変換器12の経
路で伝達し、上記のカップリングコンデンサ10Aの充
電完了とともに、インピーダンス変換器12の出力の矩
形波パルスの波高値が検出抵抗13および地絡抵抗31
で分圧される発振振幅に小さくなって安定する。このた
め、比較器21の反転入力端子には、基準電圧V1より
低い波高値の矩形波パルスが入力され、比較器21の出
力のデューティ比は100%に変化する。
の平滑回路26によって現れる平滑電圧Vrは、基準電
圧V2より高くなり、それが比較器27の非反転入力端
子に入力されて、比較器27の出力は地絡状態を示すハ
イレベルとなる。以上のとおり、バッテリ群1において
地絡が発生した場合には、それを検出擦ることができ
る。
部と車体Bとの間に地絡が発生した場合には、カップリ
ングコンデンサ10Aの充電電圧値が、地絡位置に依存
して上記の場合と異なるだけで、インピーダンス変換器
12の出力は上記と同様に交流信号出力としての矩形波
パルスであるため、上記の場合と同様に地絡を検出でき
る。
7、W相線8、あるいは交流モータ3内部に地絡が発生
した場合について図3を参考に説明する。図3におい
て、41〜46はドライブ素子、41a〜46aはダイ
オード、47はコンデンサ、48は放電抵抗、49はリ
レーである。
モータケーシングを介して車体Bとの間に地絡を生じた
場合、発振回路10の矩形波パルスがハイレベルのとき
には、インピーダンス変換器12、検出抵抗13、カッ
プリングコンデンサ10A、バッテリ群1、インバータ
2内のダイオード46a、W相線8、交流モータ3、地
絡抵抗31、車体B、アースラインGND、インピーダ
ンス変換器12の経路で、発振回路10の矩形波パルス
がローレベルのときには、インピーダンス変換器12、
アースラインGND、車体B、地絡抵抗31、交流モー
タ3、W相線8、インバータ2内のダイオード46a、
放電抵抗48、バッテリ群1、カップリングコンデンサ
10A、検出抵抗13、インピーダンス変換器12の経
路でそれぞれ交流信号出力としての矩形波パルスが伝達
する。
は、検出抵抗13と地絡抵抗31とによって分圧され
る。この結果、上記の説明の如く、地絡発生時には、分
圧によって矩形波パルスの波高値が低下するため、地絡
発生時には、検出部20の比較器21の出力がデューテ
ィ比100%になり、地絡が検出される。
バッテリ群1からの各母線4、5やバッテリ群1内の地
絡とともに、交流モータ3内の地絡検出を確実に行うこ
とができる。上記実施例では、発振器11として演算増
幅器によるマルチバイブレータを用いたが、矩形波パル
スが出力されるものであれば、タイマICやインバータ
ロジックICによって構成してもよい。
てデューティ比が100%の場合に地絡を検出するよう
にしたが、デューティ比が0%の場合に地絡を検出する
ようにしてもよい。また、カップリングコンデンサ10
Aをバッテリ群1の正極端子側に接続したが、結線上の
制約から負極端子側あるいはバッテリ群1の内部に接続
してもよい。
路系および地絡検出回路の回路図である。
形図である。
動回路系および地絡検出回路の回路図である。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 車体と電気的に絶縁された直流電源回路
および該直流電源回路により駆動される交流回路を有す
る電気自動車において、 一定の出力インピーダンスで交流信号を出力し、前記直
流電源回路および前記交流回路に対してコンデンサを介
して接続された交流信号出力回路と、 前記直流電源回路あるいは前記交流回路と前記車体との
地絡の発生時に前記交流信号出力回路の前記交流信号の
電圧レベル変化を検出する電圧レベル変化検出回路とを
具備したことを特徴とする電気自動車の地絡検出回路。 - 【請求項2】 前記交流信号出力回路は、前記地絡の発
生に伴って発振振幅が変化する発振回路であり、前記電
圧レベル変化検出回路は、前記発振回路の発振振幅を所
定値と比較する比較回路を有することを特徴とする請求
項1記載の電気自動車の地絡検出回路。 - 【請求項3】 前記発振回路は、一定の矩形波を発生す
る発振器と、該発振器の後段に設けられ前記地絡の発生
時に前記発振器の発振周波数が変化しないように前記発
振器の出力インピーダンスを変換するインピーダンス変
換器と、該インピーダンス変換器と前記コンデンサとの
間に直列接続される抵抗器とから構成されることを特徴
とする請求項2記載の電気自動車の地絡検出回路。 - 【請求項4】 前記発振器の周波数を100Hz以下に
設定したことを特徴とする請求項3記載の電気自動車の
地絡検出回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6205587A JP2933490B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 電気自動車の地絡検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP6205587A JP2933490B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 電気自動車の地絡検出回路 |
Publications (2)
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JPH0870503A true JPH0870503A (ja) | 1996-03-12 |
JP2933490B2 JP2933490B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=16509357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6205587A Expired - Lifetime JP2933490B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 電気自動車の地絡検出回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
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