(57)【要約】【課題】簡便かつ低コストで確実に漏電を検出する。【解決手段】高電圧を供給する高電圧電源システム１と、高電圧により駆動される複数のコンポーネントと、各コンポーネントに夫々接続され、各コンポーネントにおける漏電電流が流れる複数の主コイル１１ａと、主コイルに夫々設けられ、主コイルに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる複数の漏電検出コイル１９と、各漏電検出コイルに流れた電流の電圧値を夫々検出し、各電圧値が予め定められた閾値以上である場合に、そのコンポーネントにおける漏電を検出する複数の漏電検出回路２０と、を備える。【選択図】図１
2011174895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧を供給する高電圧電源と、
前記高電圧により駆動される複数のコンポーネントと、
各該コンポーネントに夫々接続され、該各コンポーネントにおける漏電電流が流れる複数の主コイルと、
該主コイルに夫々設けられ、該主コイルに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる複数の漏電検出コイルと、
各該漏電検出コイルに流れた電流の電圧値を夫々検出し、該各電圧値が予め定められた閾値以上である場合に、そのコンポーネントにおける漏電を検出する複数の漏電検出回路と、
を備えた漏電検出装置。
【請求項２】
各前記コンポーネントを制御する制御回路を備え、
前記漏電検出回路が、何れかの前記コンポーネントにおける漏電を検出したときに、漏電検出信号を前記制御回路に出力し、
前記制御回路が前記漏電検出信号に基づいて、前記コンポーネントを制御する請求項１記載の漏電検出装置。
【請求項３】
漏電電流が流れる主コイルと、
該主コイルに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる漏電検出コイルと、
該漏電検出コイルに流れた電流の電圧値を検出し、該電圧値が予め定められた閾値以上である場合に漏電を検出する漏電検出回路と、
を備えた漏電検出ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏電検出装置及び漏電検出ユニットに係り、特に高電圧が供給されるコンポーネントにおける漏電を検出する漏電検出装置及び漏電検出ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車、燃料電池車及び電気自動車、プラグインハイブリッド自動車等に適用される車両用電動コンプレッサ等各種コンポーネントは高電圧のバッテリや電源回路（以下、「高電圧電源回路」という）に接続され、この高電圧電源回路によって駆動される。高電圧電源回路は、安全性確保の観点から、車両シャーシに対して絶縁されているが、何らかの不具合により高電圧電源回路と車両シャーシとの間の絶縁が破壊された場合には、重大な事故を招来しかねない。このため、高電圧電源回路に接続された各コンポーネントはもちろん、これらの各コンポーネントを統括する車両システム系統の絶縁低下又は漏電を検出する必要がある。
【０００３】
このような漏電を検出する技術として、例えば、特許文献１（特開２００７−５７４９０号公報）には、所謂カップリングコンデンサ方式と称され、カップリングコンデンサとインピーダンス素子とを通じて交流試験電圧発生回路から高電圧バッテリに交流試験電圧を出力して、測定点における電圧から高電圧回路系の絶縁性能を判定する漏電検出装置が開示されている。また、特許文献２（特開２００７−１５７６３１号公報）には、漏電検出器により、燃料電池に接続された何れかの高電圧部品において漏電が発生したことを検出し、この検出を受けて部品特定部により各高電圧部品に接続されたリレーの切離と接続を順次行うことにより各高電圧部品の何れが漏電しているかを特定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５７４９０号公報
【特許文献２】特開２００７−１５７６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術、特許文献１に開示された技術では、高電圧回路系に接続された何れかの機器に漏電が生じていることは検出できるが、各機器のうち何れの機器に漏電が生じているのかまでは検出することができないという不具合がある。一方、特許文献２に開示された技術は、各高電圧部品の何れが漏電したかを特定することはできるが、部品点数が多く、重量増加、コスト高及び全ての高電圧部品を制御するためのシステムソフトウェアが複雑化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、簡便かつ低コストで確実に漏電を検出することのできる漏電検出装置及び漏電検出ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、高電圧を供給する高電圧電源と、前記高電圧により駆動される複数のコンポーネントと、各該コンポーネントに夫々接続され、該各コンポーネントにおける漏電電流が流れる複数の主コイルと、該主コイルに夫々設けられ、該主コイルに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる複数の漏電検出コイルと、各該漏電検出コイルに流れた電流の電圧値を夫々検出し、該各電圧値が予め定められた閾値以上である場合に、そのコンポーネントにおける漏電を検出する複数の漏電検出回路と、を備えた漏電検出装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、各コンポーネントにおいて漏電が生じた場合に、主コイルに漏電電流が流れ、漏電電流が流れたことにより主コイル周辺に磁界が生じる。主コイルに生じた磁界により漏電検出コイルに誘導電流が生じ漏電検出コイルの両端に誘導電流に起因する電圧が生じる。そして、漏電検出回路がこの電圧の電圧値を検出することで、電圧値に応じて当該コンポーネントにおいて漏電が生じたか否かを判断する。このような漏電を検出するための主コイル、漏電検出コイル及び漏電検出回路が複数の各コンポーネントに夫々接続されており、これらの複数の漏電検出回路がそのコンポーネントにおける漏電を検出する。このため、漏電が生じたコンポーネントの特定が容易であると共に、簡便かつ低コストで確実に漏電を検出することができる。
【０００９】
上記発明において、各前記コンポーネントを制御する制御回路を備え、前記漏電検出回路が、何れかの前記コンポーネントにおける漏電を検出したときに、漏電検出信号を前記制御回路に出力し、前記制御回路が前記漏電検出信号に基づいて、前記コンポーネントを制御することが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、漏電検出回路により漏電が検出された場合に、漏電が検出されたことを示す漏電検出信号が制御回路に対して出力され、制御回路では、これに基づいて漏電が検出されたコンポーネントの制御を行う。従って、漏電が生じたコンポーネントを保護するよう制御することで、漏電による不具合を当該コンポーネントを含む最小限の範囲にとどめることができる。
【００１１】
また、本発明は、漏電電流が流れる主コイルと、該主コイルに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる漏電検出コイルと、該漏電検出コイルに流れた電流の電圧値を検出し、該電圧値が予め定められた閾値以上である場合に漏電を検出する漏電検出回路と、を備えた漏電検出ユニットを提供する。
【００１２】
本発明によれば、漏電検出ユニットが適用された機器に漏電が生じた場合に、主コイルに漏電電流が流れ、漏電電流が流れたことにより主コイル周辺に磁界が生じる。主コイルに生じた磁界により漏電検出コイルに誘導電流が生じ漏電検出コイルの両端に誘導電流に起因する電圧が生じる。そして、漏電検出回路がこの電圧の電圧値を検出することで、電圧値に応じて当該機器において漏電が生じたか否かを判断する。このため、漏電が生じたコンポーネントの特定が容易であると共に、簡便かつ低コストで確実に漏電を検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明によれば、簡便かつ低コストで確実に漏電を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る漏電検出装置高電圧電源を利用して駆動される車両に適用した場合の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る漏電検出装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においては、漏電検出装置を電気自動車やハイブリッド車等の高電圧電源とその高電圧電源を利用して駆動される高電圧コンポーネントを有する車両に適用した場合について説明する。
図１は、本実施形態に係る漏電検出装置を、高電圧電源を利用して駆動されるコンポーネントに適用した場合の概略構成を示したブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、電気自動車は、電気自動車を構成する各種コンポーネントに対して高電圧を供給する高電圧電源を含む車両高電圧システム１、インバータ一体型の電動コンプレッサ２（以下、単に「コンプレッサ２」という）等に接続され高電圧システム１の高電圧電源により供給される高電圧によって駆動される複数のコンポーネント（図示せず）、及び各コンポーネントに夫々接続されそのコンポーネントの漏電を検出する漏電検出ユニット３を備えている。なお、図１では、特に、漏電検出ユニット３がコンプレッサ２に接続された例を示している。
【００１７】
上述したように車両高電圧システム１は、コンプレッサ２や、パワステ、電動機、空調機、ＤＣＤＣコンバータ等の高電圧電源を有する自動車を構成する各種コンポーネント（図示せず）と接続され、これらの各種コンポーネントに対して高電圧を供給する。
【００１８】
コンプレッサ２は、コモンモードコイル１１、インバータ制御回路１２を含むインバータ１３、コイル１４、コンデンサ１５、及び三相出力モータ１６を備えている。コモンモードコイル１１は、高周波除去フィルタの役割を果たし、車両高電圧システム１のＰ極側及びＮ極側に夫々接続された２つのコイル１１ａ，１２ｂを備えている。インバータ制御回路１２はインバータ１３を制御するものであり、インバータ１３に対して所定の制御信号を出力すると共に、後述する漏電検出回路２０においてコンプレッサ２の漏電が検出された場合に漏電の状態に応じた制御信号を出力する。
【００１９】
インバータ１３は、インバータ制御回路１２からの制御信号に従って車両高電圧システム１から供給された高電圧の直流電力を交流電力に変換する。インバータ１３は、三相出力モータ１６に接続されている。車両高電圧システム１から供給された高電圧の直流電力は、インバータ１３により交流電力に変換されて、三相出力モータに供給される。そして、交流電力が供給された三相出力モータ１６が、所望の動作を行うように駆動、制御される。
【００２０】
漏電検出ユニット３は、コイル１１ａ（主コイル）近傍に設けられコイル１１ａに漏電電流が流れた際に生じた磁界により誘導電流が流れる漏電検出コイル１９と、この漏電検出コイル１９に流れた電流の電圧値に基づいてコンプレッサ２の漏電を検出する漏電検出回路２０とを備えている。漏電検出回路２０には、電圧値に対する所定の閾値が記憶されており、漏電検出回路２０は、漏電検出コイル１９に生じた誘導電流による電圧を検出し、この電圧値と閾値とを比較した結果、検出した電圧値が閾値以上である場合に、コンプレッサ２の漏電を検出する。漏電検出回路２０は、漏電を検出した場合に、漏電を検出したことを示す漏電検出信号と共に検出した電圧値をインバータ制御回路１２に出力する。
【００２１】
以下、このように構成された漏電検出装置の作用について説明する。
通常、コンプレッサ２には、車両高電圧システム１からの高電圧電力がインバータ１３を介して供給され、この高電圧電力により回転駆動されている。漏電が生じていない状態においては、コモンモードコイル１１により各種コンポーネントからのコモンモード系ノイズ放出が抑制される。漏電検出コイル１９ではノイズに起因した磁界による誘導電流の電圧値を検出するが、ノイズに起因する誘導電流の電圧値は閾値を越えないため、漏電検出回路２０では漏電が検出されない。
【００２２】
一方、コンプレッサ２に漏電が生じた場合、即ち、例えば、コンプレッサ２のインバータ１３等の絶縁性が低下している状態において、車両高電圧システムに人間が触れるなど絶縁劣化又は絶縁破壊が生じた場合に、コンプレッサ２に漏電電流が流れる。このとき、コンプレッサ２に設けられたコモンモードコイル１１のコイル１１ａに漏電電流が流れる。この漏電電流が流れたことによりコイル１１ａ近傍には磁界が生じるので、コイル１１ａ近傍に配置された漏電検出コイル１９には誘導電流が生じる。
【００２３】
漏電検出回路２０は、漏電検出コイル１９に生じた誘導電流の電圧値を検出し、この電圧値と閾値を比較する。漏電検出回路２０では、電圧値と閾値との比較の結果、検出した電圧値が閾値以上である場合に、コンプレッサ２に漏電が生じたことを検出して、漏電検出信号と共に検出した電圧値をインバータ制御回路１２に出力する。
【００２４】
インバータ制御回路１２では、漏電検出信号と電圧値とから漏電の状態を判定し、電圧値に応じて、例えば、漏電電流が規定値以下になるまで三相出力モータ１６の回転数を低下させたり、コンプレッサ２自体を停止させたりするための制御信号をインバータ１３に出力する。インバータ１３では、この制御信号に従って三相出力モータ１６に出力する電力を調整する。これにより三相出力モータ１６は、その回転数を低下させたり、回転を停止したりする。
【００２５】
本発明によれば、主コイルとしてのコモンモードコイルに漏電電流が流れた場合に、漏電電流によってコモンモードコイル近傍に生じた磁界により漏電検出コイルに誘導電流が生じ漏電検出コイルの両端に誘導電流に起因する電圧が生じる。そして、漏電検出回路がこの電圧の電圧値を検出することで、電圧値に応じてコンプレッサにおいて漏電が生じたか否かを判断する。各コイルは簡便且つ低価格の部品であるため、簡便かつ低コストで確実に漏電を検出することができる。
【００２６】
また、漏電が検出された場合に、漏電検出回路からの漏電検出信号を受けてインバータ制御回路が、自身（コンプレッサ）を保護するよう制御することで、漏電による不具合を自身を含む最小限の範囲にとどめることができる。さらに、漏電検出コイル及び漏電検出回路が、車両高電圧システム及びコンプレッサに直接接続されていないため、車両高電圧システムの絶縁性が低下することがない。
【００２７】
また、本発明によれば、車両高電圧システムの絶縁低下の虞が低く、コンプレッサに漏電が生じた場合にも的確に漏電を検出して保護動作を実施することができるため、一般的な電動コンプレッサに使用されるＰＯＥオイルよりも絶縁性が低いがベルト駆動コンプレッサとして広く使用されている安価なＰＡＧオイルを適用することも可能となる。
【００２８】
なお、上述した実施形態においては、説明の便宜上、コンポーネントの一例としてコンプレッサに漏電検出ユニットが設けられた構成について主に説明したが、車両高電圧システムに接続された他のコンポーネントの夫々に漏電検出ユニットが設けられ、各々のコンポーネントに対して漏電を検出する構成とすることが好ましい。このように構成することにより、漏電検出装置として、何れのコンポーネントにおいて漏電が生じたのかを容易に特定することができる。
【００２９】
インバータ制御回路１２は、上述した構成に限らず、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やローカル通信を介して、車両を制御する制御システム等のより上位の制御システムに漏電検出信号を更に出力する構成としてもよい。この場合、漏電検出信号を受信した上位の制御システムは、コンプレッサ２に対して駆動停止にかかる制御信号、漏電電流が規定値以下になるまでコンプレッサ２のモータ１６の回転数を低下させる制御信号及び高電圧電力の供給を停止する制御信号を出力したり、車両全体に対して高電圧電力の供給を停止する制御信号乃至は車両乗務員へ警報を通知する制御信号等を適宜出力するように構成することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  車両高電圧システム
２  インバータ一体型電動コンプレッサ
３  漏電検出ユニット
１１  コモンモードコイル
１１ａ，１１ｂ  コイル
１２  インバータ制御回路
１３  インバータ
１６  三相出力モータ
１９  漏電検出コイル
２０  漏電検出回路
【図１】
2011174895.tif 000003