(57)【要約】【課題】磁性体コアの温度が変化する状況下であっても精度の高い漏電検出を行うことができる漏電検出装置を提供する。【解決手段】漏電検出装置１０は、リレー１１と磁性体コア１２と励磁コイル１３と検出回路１５と制御部１６とを備える。制御部１６は、オフセット値を保持しており、接続状態では検出回路１５が検出した被測定電流の値をオフセット値で補正する。制御部１６は、接続状態で検出回路１５が被測定電流を検出している間に、所定の条件が成立すると、非接続状態となるようにリレー１１を制御する。制御部１６は、非接続状態で検出回路１５が検出した被測定電流の値を新たなオフセット値として保持し、当該新たなオフセット値を保持した後の接続状態では当該新たなオフセット値を用いて被測定電流の値を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と負荷との間の被測定電線の漏電を検出する漏電検出装置であって、
前記被測定電線に介在し、スイッチの開閉により前記電源と前記負荷とが電気的に接続された状態である接続状態と、電気的に接続されていない状態である非接続状態とを切り替えるリレーと、
前記被測定電線が挿通される開口部を有する磁性体コアと、
前記磁性体コアに巻回された励磁コイルと、
所定の周波数の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して生成される励磁電流を平均化した電流を検出する検出回路と、
制御部とを備え、
前記制御部は、前記接続状態で前記検出回路が検出する電流の値を補正するオフセット値を保持しており、前記接続状態で前記励磁コイルに前記励磁電流が流れている間に前記検出回路が検出した前記電流の値を前記オフセット値で減算して、減算後の値を基に漏電の有無を検出し、前記接続状態で前記励磁コイルに前記励磁電流が流れている間に所定の条件が成立すると、前記非接続状態となるように前記リレーを制御し、前記非接続状態で前記検出回路が検出した前記電流の値を新たなオフセット値として取得して保持する更新処理を行い、当該新たなオフセット値を保持した後の前記接続状態では前記検出回路が検出した前記電流の値を当該新たなオフセット値で減算する
ことを特徴とする漏電検出装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記オフセット値が更新されてから所定時間が経過すると、前記所定の条件が成立したと判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
【請求項３】
前記磁性体コアの温度を計測するための温度センサをさらに備え、
前記制御部は、前記温度センサの計測結果を定期的に取得しており、一の時点で取得した第１計測結果と、当該一の時点より１つ前の時点で取得した第２計測結果との差分が所定値以上である場合に、前記所定の条件が成立したと判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
【請求項４】
前記温度センサは、サーミスタであり、
前記制御部は、前記サーミスタが示す抵抗値から変換された温度を前記計測結果として定期的に取得する
ことを特徴とする請求項３に記載の漏電検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に漏電検出装置、より詳細には被測定電線で発生する被測定電流を検出する漏電検出装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器には、一対の電線からなる被測定電線で発生する被測定電流を検出し、検出した被測定電流を基に漏電を検出するフラックスゲート型の漏電検出装置（以下、漏電検出装置）が用いられている。
【０００３】
従来の漏電検出装置は、高透磁性材料からなり、被測定電線が貫通する開口部を有する磁性体コアを備えている。この磁性体コアには励磁コイルが巻回されている。漏電検出装置は、所定の周期の交流矩形波の励磁電圧を励磁コイルに印加し、励磁電流を発生させる。漏電検出装置は、抵抗を用いて励磁コイルに流れる励磁電流を検出電圧に変換し、検出電圧と閾値との大小関係に基づくＰＷＭ信号を出力する。漏電検出装置は、ＰＷＭ信号の積分値を出力電圧として出力する。漏電検出装置は、この出力電圧に基づいて被測定電線で発生する被測定電流を検出することで、漏電を検出している。
【０００４】
この漏電検出の精度を上げるために、例えば特許文献１で記載された装置では、漏電の検出動作開始前にオフセット値を算出し、漏電の検出動作が行われている間に検出された被測定電流をオフセット値で補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４１１８２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、漏電検出装置で検出される被測定電流は、磁性体コアの温度に応じて変化することがある。そのため、特許文献１で記載された装置では、検出動作の時間が長くなると、検出される被測定電流は磁性体コアの温度の影響を受けているため、オフセット値による補正を行っても、漏電検出の精度が悪くなる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、磁性体コアの温度が変化する状況下であっても精度の高い漏電検出を行うことができる漏電検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様である漏電検出装置は、電源と負荷との間の被測定電線の漏電を検出する漏電検出装置であって、前記被測定電線に介在し、スイッチの開閉により前記電源と前記負荷とが電気的に接続された状態である接続状態と、電気的に接続されていない状態である非接続状態とを切り替えるリレーと、前記被測定電線が挿通される開口部を有する磁性体コアと、前記磁性体コアに巻回された励磁コイルと、所定の周波数の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して生成される励磁電流を平均化した電流を検出する検出回路と、制御部とを備え、前記制御部は、前記接続状態で前記検出回路が検出する電流の値を補正するオフセット値を保持しており、前記接続状態で前記励磁コイルに前記励磁電流が流れている間に前記検出回路が検出した前記電流の値を前記オフセット値で減算して、減算後の値を基に漏電の有無を検出し、前記接続状態で前記励磁コイルに前記励磁電流が流れている間に所定の条件が成立すると、前記非接続状態となるように前記リレーを制御し、前記非接続状態で前記検出回路が検出した前記電流の値を新たなオフセット値として取得して保持する更新処理を行い、当該新たなオフセット値を保持した後の前記接続状態では前記検出回路が検出した前記電流の値を当該新たなオフセット値で減算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上述した漏電検出装置によると、磁性体コアの温度が変化する状況下であっても精度の高い漏電検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１の漏電検出装置の構成を説明する図である。
【図２】実施形態１の漏電検出装置の利用用途を説明する図である。
【図３】実施形態１の漏電検出装置の動作を説明する流れ図である。
【図４】実施形態２の漏電検出装置の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
以下、本実施形態のフラックスゲート型の漏電検出装置（以下、漏電検出装置）１０について説明する。図１は、本実施形態の漏電検出装置１０の構成を説明する図であり、図２は、漏電検出装置１０の利用用途を説明する図である。
【００１２】
漏電検出装置１０は、一対の電線からなる被測定電線２２で発生する被測定電流（不平衡な電流）を検出することで、被測定電線２２の漏電を検出する装置である。ここで、被測定電流とは、一方の電線で流れる電流と他方の電線で流れる電流との差分電流である。漏電検出装置１０は、図２に示すように、電動車両（負荷）２１の蓄電池を充電する充電システムで用いられる。電動車両２１として、例えば電気自動車やプラグインハイブリッド車などがある。具体的には、充電システムは、商用電源を供給する電源（商用系統）２０と、電動車両２１とが、変換装置３０を介して接続される。そして、漏電検出装置１０は、電源２０と変換装置３０との間に介在し、電源２０と変換装置３０とを接続する被測定電線２２に対する漏電を検出する。なお、変換装置３０は、交流電源を直流電源に変換、および直流電源を交流電源に変換する機能を備える。ここで、被測定電線２２には、電源２０から電動車両２１の方向へと電流が流れる第１の被測定電線２２ａ（図１参照）と、電動車両２１から電源２０の方向へと電流が流れる第２の被測定電線２２ｂ（図１参照）とを有している。被測定電線２２で漏電が発生していない場合には第１の被測定電線２２ａに流れる電流の量と第２の被測定電線２２ｂに流れる電流の量とは同一であるため被測定電流の値は０となる。しかしながら、漏電が発生している場合には、第１の被測定電線２２ａに流れる電流の量と第２の被測定電線２２ｂに流れる電流の量とは異なるため被測定電流の値は０以外の値となる。漏電検出装置１０は、被測定電流の値に応じて被測定電線２２の漏電の有無を検出することができる。
【００１３】
これにより、漏電検出装置１０は、電源２０と変換装置３０との間で流れる交流電流についての漏電を直接検出することができる。また、漏電検出装置１０は、変換装置３０に流れる高周波電流、および変換装置３０と電動車両２１との間で流れる直流電流についての漏電を間接的に検出することができる。
【００１４】
本実施形態の漏電検出装置１０は、被測定電流の検出に用いるオフセット値を、第１の所定時間が経過する度に更新する機能を有している。漏電検出装置１０は、オフセット値の更新を行うことで、精度の高い漏電検出を行うことができる。
【００１５】
先ず、本実施形態の漏電検出装置１０の構成について説明する。漏電検出装置１０は、図１に示すように、リレー１１、磁性体コア１２、励磁コイル１３、励磁回路１４、検出回路１５および制御部１６を備えている。なお、図１では、変換装置３０を省略している。
【００１６】
リレー１１は、後述する制御部１６の制御により電源２０と電動車両２１とが電気的に接続された状態である接続状態と、電気的に接続されていない状態である非接続状態とを切り替えるスイッチである。以下、リレー１１がＯＮ状態、つまりスイッチが閉状態である場合に接続状態となり、リレー１１がＯＦＦ状態、つまりスイッチが開状態である場合に非接続状態となる。
【００１７】
磁性体コア１２は、被測定電線２２が挿通される開口部を有する環状の磁心であり、励磁コイル１３は、磁性体コア１２に巻回されたコイルである。
【００１８】
励磁回路１４は、励磁電圧を励磁コイル１３に印加する回路である。具体的には、励磁回路１４は、所定の周波数で発振される励磁クロックを生成する。励磁クロックの発生方法としては、水晶発振器を用いるか、もしくは励磁コイル１３からの出力信号をフィードバックして自励発振させる等の方法がある。 励磁回路１４は、生成した励磁クロックを増幅し、所定の電圧振幅を有する方形波信号（励磁電圧）を生成し、方形波信号を励磁コイル１３へ出力する。これにより、励磁電圧が励磁コイル１３に印加されることとなる。
【００１９】
検出回路１５は、励磁コイル１３から出力される励磁電流を平均化した電流を検出する回路である。具体的には、励磁コイル１３から出力される励磁電流を、検出電圧に変換する。検出回路１５は、検出電圧を平均化する。検出電圧の平均値は、漏電電流の大きさに対し線形に変化する。これにより、検出回路１５は、励磁電流を平均化した電流を検出することができる。
【００２０】
制御部１６は、プログラムに従って動作するプロセッサを備えたデバイスを主なハードウェア要素として備える。プロセッサを備えるデバイスは、マイクロプロセッサのほか、マイコン（microcontroller）であってもよい。プロセッサで実行されるプログラムは、あらかじめＲＯＭ（Read Only Memory）に書き込まれるほか、インターネットのような電気通信回線を通して提供されるか、コンピュータで読取可能な記録媒体により提供される。
【００２１】
制御部１６は、リレー１１の開閉の制御、およびオフセット値の取得、および漏電の有無の検出を行う。具体的には、制御部１６は、漏電検出装置１０の起動時、および所定の条件が成立する度に、電源２０と電動車両２１とが電気的に非接続状態となるようにリレー１１を制御する。制御部１６は、開状態で得られる励磁電流の平均値をオフセット値として取得して保持する。制御部１６は、オフセット値を保持すると、電源２０と電動車両２１とが電気的に接続状態となるようにリレー１１を制御する。
【００２２】
制御部１６は、電源２０と電動車両２１とが電気的に接続状態となっている場合に、検出回路１５で平均化された信号を基に漏電の有無を検出する。制御部１６は、漏電が生じていない、つまり被測定電線２２に不平衡な電流が流れていない状態での励磁電流の平均値（基準値）を予め記憶している。漏電が生じている、つまり被測定電線２２に不平衡な電流が流れていると、磁性体コア１２の電界に変化が生じ、検出される検出電圧も変化する。制御部１６は、検出回路１５で検出された電流の値を、現時点で保持しているオフセット値で減算し、減算後の値と基準値との差分（変化量）に基づいて漏電を検出する。
【００２３】
ここで、所定の条件が成立するとは、漏電検出装置１０が起動してから、またはオフセット値が更新されてから所定時間が経過することである。所定時間は、例えば１分である。なお、この数値は一例であって、この数値に限定する趣旨ではない。所定時間は、数十秒〜数分の範囲内の時間であればよい。
【００２４】
次に、漏電検出装置１０の動作について、図３に示す流れ図を用いて説明する。
【００２５】
制御部１６は、起動時にリレー１１をＯＦＦにする（ステップＳ５）。つまり、制御部１６は、リレー１１をＯＦＦにすることで、電源２０と電動車両２１との間を非接続状態にする。制御部１６は、励磁回路１４および検出回路１５を起動する（ステップＳ１０）。
【００２６】
制御部１６は、電源２０と電動車両２１とが非接続である状態で検出回路１５が検出した電流の値をオフセット値として取得し、保持する（ステップＳ１５）。具体的には、励磁回路１４は、電源２０と電動車両２１とが非接続である状態で励磁電圧を励磁コイル１３に印加する。検出回路１５は、励磁コイル１３から出力される励磁電流を検出電圧に変換し、変換した検出電圧の平均値をオフセット値として取得して保持する。
【００２７】
制御部１６は、非接続状態でのオフセット値を保持すると、リレー１１をＯＮにする（ステップＳ２０）。つまり、制御部１６は、リレー１１をＯＮにすることで、電源２０と電動車両２１との間を接続状態にする。
【００２８】
制御部１６は、漏電の検出処理を行う（ステップＳ２５）。具体的には、励磁回路１４は、電源２０と電動車両２１とが接続されている状態で励磁電圧を励磁コイル１３に印加する。検出回路１５は、励磁コイル１３から出力される励磁電流を平均化した電流を検出する。制御部１６は、検出回路１５が検出した電流を、保持しているオフセット値で減算（補正）する。
【００２９】
制御部１６は、漏電の有無を検出する（ステップＳ３０）。漏電を検出した場合には（ステップＳ３０における「Ｙｅｓ」）、制御部１６は、漏電を検出した場合には処理を中止する。
【００３０】
漏電を検出していない場合には（ステップＳ３０における「Ｎｏ」）、制御部１６は、所定の条件が成立したか否か、つまり漏電検出装置１０が起動してから、またはオフセット値が更新されてから所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ３５）。所定時間が経過していないと判断する場合には（ステップＳ３５における「Ｎｏ」）、制御部１６は、再度漏電の検出処理を行う（ステップＳ２５）。
【００３１】
所定時間が経過したと判断する場合には（ステップＳ３５における「Ｙｅｓ」）、制御部１６は、リレー１１をＯＦＦにする（ステップＳ４０）。
【００３２】
制御部１６は、電源２０と電動車両２１とが非接続である状態で新たなオフセット値を取得し、保持する（ステップＳ４５）。例えば、制御部１６は、既に保持していたオフセット値を破棄し、新たなオフセット値を保持する。
【００３３】
制御部１６は、新たなオフセット値を保持すると、リレー１１をＯＮにし（ステップＳ５０）、検出処理を行う（ステップＳ２５）。制御部１６は新たなオフセット値を保持した後は、検出回路１５で検出された被測定電流の値から保持した新たなオフセット値を減算（補正）する。
【００３４】
以降、所定時間が経過する度に、オフセット値の更新、つまりオフセット値の更新処理が行われる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の漏電検出装置１０は、電源２０と電動車両２１（負荷）との間の被測定電線の漏電を検出する。漏電検出装置１０は、リレー１１と、磁性体コア１２と、励磁コイル１３と、検出回路１５と、制御部１６とを備える。リレー１１は、被測定電線２２に介在し、スイッチの開閉により電源２０と電動車両２１とが電気的に接続された状態である接続状態と、電気的に接続されていない状態である非接続状態とを切り替える。磁性体コア１２は、被測定電線２２が挿通される開口部を有する。励磁コイル１３は、磁性体コア１２に巻回されている。検出回路１５は、所定の周波数の励磁電圧を励磁コイル１３に印加して生成される励磁電流を平均化した電流を検出する。制御部１６は、接続状態で検出回路１５が検出する電流の値を補正するオフセット値を保持している。制御部１６は、接続状態で励磁コイル１３に励磁電流が流れている間に検出回路１５が検出した電流の値をオフセット値で減算して、減算後の値を基に漏電の有無を検出する。制御部１６は、接続状態で励磁コイル１３に励磁電流が流れている間に所定の条件が成立すると、非接続状態となるようにリレー１１を制御し、非接続状態で検出回路１５が検出した電流の値を新たなオフセット値として取得して保持する更新処理を行う。制御部１６は、新たなオフセット値を保持した後の接続状態では検出回路１５が検出した電流の値を新たなオフセット値で減算する。
【００３６】
この構成によると、漏電検出装置１０は、接続状態で励磁コイル１３に励磁電流が流れている間に所定の条件が成立する度に、新たなオフセット値を取得して保持し、その後の接続状態で検出回路１５が検出した電流を新たなオフセット値で補正することができる。つまり、漏電検出装置１０は、所定の条件が成立する度に新たなオフセット値を取得して保持することで、磁性体コア１２の温度が変化する状況下であっても精度の高い漏電検出を行うことができる。
【００３７】
ここで、制御部１６は、オフセット値が更新されてから所定時間が経過すると、所定の条件が成立したと判断することが好ましい。
【００３８】
この構成によると、漏電検出装置１０は、所定時間が経過する度に新たなオフセット値を取得して保持するので、磁性体コア１２の温度が変化する状況下であっても精度の高い漏電検出を行うことができる。
【００３９】
（実施形態２）
本実施形態における漏電検出装置１０について、実施形態１とは異なる点を中心に説明する。本実施形態では、所定の条件が、実施形態１とは異なる。本実施形態では、所定の条件が成立するとは、磁性体コア１２の温度変化が所定値以上となることである。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００４０】
本実施形態の漏電検出装置１０は、図４に示すように、さらに温度センサ１７を備える。
【００４１】
温度センサ１７は、磁性体コア１２の温度を計測するセンサであり、例えばサーミスタである。温度センサ１７は、例えばサーミスタの温度計測部位を磁性体コア１２の表面に接触させて温度を計測する。なお、温度の計測方法は、これに限定されない。温度センサ１７は、磁性体コア１２の周辺に熱源となる発熱部品が配置されていなければ、磁性体コア１２から数ミリメートル〜数センチメートル程度だけ引き離して磁性体コア１２の周辺温度を計測し、計測結果を磁性体コア１２の温度としてもよい。
【００４２】
制御部１６は、温度センサ１７の計測結果を定期的に取得し、取得した計測結果を保持する。具体的には、制御部１６は、温度センサ１７であるサーミスタの抵抗値から変換された温度を計測結果として取得する。制御部１６は、ある時点で取得した計測結果（第１計測結果）と、前回取得し、保持している計測結果（第２計測結果）との差分が所定値以上である場合には、電源２０と電動車両２１とが電気的に非接続状態となるように、リレー１１を制御する。制御部１６は、計測結果の差分が所定値以上となる度にリレー１１を開状態にすると、開状態で得られる励磁電流の平均値をオフセット値として保持する。なお、制御部１６は、定期的に温度センサ１７の計測結果を取得する間隔は、例えば１分である。なお、この数値は一例であって、この数値に限定する趣旨ではない。制御部１６が定期的に温度センサ１７の計測結果を取得する間隔は、数十秒〜数分の範囲内の時間であればよい。
【００４３】
次に、本実施形態の漏電検出装置１０の動作について、実施形態１と異なる点を中心に説明する。
【００４４】
本実施形態の漏電検出装置１０では、図３に示すステップＳ３５での判定条件が異なる。本実施形態の漏電検出装置１０の制御部１６は、ステップＳ３５で、温度変化が所定値以上であるか否かを判断する。具体的には、制御部１６は、定期的に温度センサ１７の計測結果（温度）を取得する度に、前回取得して保持している計測結果（温度）との差分を算出し、算出した差分が所定値以上であるか否かを判断する。
【００４５】
温度変化が所定値以上であると判断する場合には、制御部１６は、ステップＳ４０以降の動作を行う。温度変化が所定値以上でないと判断する場合には、制御部１６は、ステップＳ２５で再度漏電の検出処理を行う。
【００４６】
なお、本実施形態では、温度センサ１７としてサーミスタを用いたが、これに限定されない。温度センサ１７は、磁性体コア１２の温度を計測するセンサであれば、その種別および計測方法は問わない。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の漏電検出装置１０は、磁性体コア１２の温度を計測するための温度センサ１７をさらに備える。制御部１６は、温度センサ１７の計測結果を定期的に取得しており、一の時点で取得した第１計測結果と、当該一の時点より１つ前の時点で取得した第２計測結果との差分が所定値以上である場合に、所定の条件が成立したと判断することが好ましい。
【００４８】
この構成によると、漏電検出装置１０は、磁性体コア１２の温度変化が所定値以上となる度に新たなオフセット値を取得して保持するので、磁性体コア１２の温度が変化する状況下であっても精度の高い漏電検出を行うことができる。
【００４９】
ここで、温度センサ１７は、サーミスタである。制御部１６は、サーミスタが示す抵抗値から変換された温度を計測結果として定期的に取得することが好ましい。
【００５０】
この構成によると、漏電検出装置１０は、サーミスタを用いて磁性体コア１２の温度を取得することができる。
【００５１】
（変形例）
以上、実施形態１および実施形態２に基づいて本発明について説明したが、本発明は上述した実施形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
【００５２】
（１）上記各実施形態において、磁性体コア１２の形状を環状としたが、これに限定されない。磁性体コア１２の形状は、閉磁路が形成される形状であればよい。
【００５３】
（２）上記各実施形態において、制御部１６は、漏電を検出した場合、被測定電線２２で漏電が発生していることを通知することが好ましい。
【００５４】
これにより、ユーザは、被測定電線２２で漏電が発生していることを知ることができ、その後の対処、例えば被測定電線２２の交換等を早急に行うことができる。
【００５５】
（３）上記実施形態および変形例を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０    漏電検出装置
１１    リレー
１２    磁性体コア
１３    励磁コイル
１５    検出回路
１６    制御部
１７    温度センサ
２２    被測定電線
【図１】
2018091626.tif 000003
【図２】
2018091626.tif 000004
【図３】
2018091626.tif 000005
【図４】
2018091626.tif 000006