(57)【要約】【課題】給電路Ｌ１，Ｌ２から分岐した分岐路Ｌ５及び、分岐路Ｌ５を流れる電流からリレー１０の接点溶着を検知するための電圧検知回路１４を設けると、給電路Ｌ１，Ｌ２を電源から電気自動車Ｂへ流れる電流Ｉ１の大きさと、給電路Ｌ１，Ｌ２を電気自動車Ｂから電源へ戻る電流Ｉ２の大きさとは、分岐路Ｌ５を流れる電流Ｉ３の大きさだけ、常に異なることになる。よって、零相変流器ＺＣＴがこの差を漏電と誤検知してしまうおそれがあった。【解決手段】分岐路Ｌ５を、給電路Ｌ１またはＬ２を電気自動車Ｂから電源へ戻る電流Ｉ２の向きと、同じ向きに電流Ｉ３が流れる向きで、零相変流器ＺＣＴに貫通させた。これにより、零相変流器ＺＣＴは、給電路Ｌ１，Ｌ２と分岐路Ｌ５の合成電流の不平衡を検出することになるので、正確に漏電を検知することができる。【選択図】図１
2011109877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載されたバッテリを外部電源を用いて充電するための給電路と、前記給電路の途中に挿入されてこの給電路を開閉する開閉部と、自動車からの制御信号が伝送される信号線に電気的に接続されるとともに、この制御信号に応じて前記開閉部を開閉制御する制御回路部と、前記給電路の不平衡電流を検出する零相変流器と、前記零相変流器で検出された不平衡電流に基づいて漏電を検知するとともに、漏電が検知されたときに前記開閉部を動作させて前記給電路を開路する漏電検知回路部と、前記給電路の前記開閉部に対して自動車側の電圧を検知する電圧検知回路部と、前記給電路の前記開閉部並びに前記零相変流器が配設された部位よりも自動車側の部位から分岐するとともに一端が接地された分岐路とを備え、
前記電圧検知回路部は、前記分岐路を流れる電流に基づいて前記給電路の前記開閉部よりも自動車側の電圧を検知して、前記制御回路部は、前記電圧検知回路部での電圧の検知結果と前記開閉部の制御内容とが矛盾する場合に接点溶着と判断し、
前記零相変流器には、前記給電路を自動車から商用電源へと戻る電流の向きと、同じ向きに電流が流れる向きで、前記分岐路が貫通していることを特徴とする給電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３（ａ）に示すような、例えば商用１００Ｖ交流電源のような外部の電源に接続されるプラグ２０と、自動車に接続されるコネクタ２１と、給電路Ｌ１，Ｌ２（電圧側極の導電路Ｌ１，接地側極の導電路Ｌ２）とを備えた給電制御装置Ａが提供されている（例えば特許文献１参照）。この給電制御装置Ａは例えば、プラグインハイブリッド自動車や電気自動車が備えるバッテリを充電するための、車載充電器への電力の供給に用いられる。
【０００３】
詳しく説明すると、給電制御装置Ａは、電源から自動車へ電力を供給するための給電路Ｌ１，Ｌ２と、接地極の導電路（以下、「接地線」と呼ぶ）Ｌ３とを備え、給電路Ｌ１，Ｌ２には、接点ｒｐ１，ｒｐ２及び接点開閉部ｒｓ１，ｒｓ２を有するリレー１０（開閉部）が挿入されている。また、上記の各導電路Ｌ１〜Ｌ３とは別途に設けられた導電路（以下、「信号線」と呼ぶ）Ｌ４と、この信号線Ｌ４を介して自動車に接続されるとともに、信号線Ｌ４を介して自動車から伝送された制御信号に応じてリレー１０をオンオフ制御する制御回路１２とを備えている。さらに、リレー１０とプラグ２０との間において給電路Ｌ１，Ｌ２が貫通する零相変流器ＺＣＴと、零相変流器ＺＣＴによって給電路Ｌ１，Ｌ２に流れる不平衡電流を検出することで漏電を検知するとともに、漏電が検知されたときには制御回路１２を介してリレー１０をオフ制御する漏電検知回路１３とを備えている。
【０００４】
また本従来例は、リレー１０とコネクタ２１との間において給電路Ｌ１とＬ２とからそれぞれ分岐するとともに一端が接地された（例えば接地線Ｌ３に接続された）分岐路Ｌ５と、この分岐路Ｌ５の途中に挿入されて、この分岐路Ｌ５を流れる電流から、リレー１０とコネクタ２１との間における給電路Ｌ１，Ｌ２の電圧を検知する電圧検知回路１４とを備え、リレー１０の接点溶着を検知できるようになっている。すなわち電圧検知回路１４は、図３（ｂ）に示すように、コンデンサＣ１，抵抗Ｒ１で平滑し、ダイオードＤ１，コンデンサＣ２，ツェナーダイオードＺ１，抵抗Ｒ２でピークホールドした給電路Ｌ１，Ｌ２の電圧を、コンパレータＣＰ１で閾値電圧Ｖthと比較することで、給電路Ｌ１，Ｌ２に電圧が印加されているか否かを検知している。本従来例では、制御回路１２でリレー１０をオフ制御すると、リレー１０が溶着していないときには、接点ｒｐ１，ｒｐ２と接点開閉部ｒｓ１，ｒｓ２とが離れて給電路Ｌ１，Ｌ２が開路されるので、分岐路Ｌ５には電流が流れず、電圧検知回路１４では電圧が検知されない。一方、接点ｒｐ１またはｒｐ２が接点開閉部ｒｓ１またはｒｓ２と溶着している場合には、制御回路１２でリレー１０をオフ制御しても、接点開閉部ｒｓ１またはｒｓ２が接点ｒｐ１またはｒｐ２から離れないため、電源から、溶着した接点ｒｐ１またはｒｐ２、及び分岐路Ｌ５を通って、アースへと電流が流れ、電圧検知回路１４で電圧が検知される。制御回路１２は、このような矛盾を検知したときにリレー１０が溶着していると判断するのである。
【０００５】
なお本従来例では、リレー１０とプラグ２０との間において給電路Ｌ１，Ｌ２と接地線Ｌ３とに接続されて、制御回路１２、漏電検知回路１３、及び電圧検知回路１４に電力を供給する、電源回路（図示せず）が備えられている。
【０００６】
上記のように、本従来例では、給電路Ｌ１，Ｌ２のそれぞれから分岐路Ｌ５が分岐するとともに分岐路Ｌ５の一端を接地して、この分岐路Ｌ５を流れる電流から、個々の接点ｒｐ１，ｒｐ２での溶着を検知している。これにより、感電事故などの不具合の発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２３４３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで本従来例では、給電路Ｌ１，Ｌ２に電流が流れているときは、分岐路Ｌ５にも常に電流が流れている。すなわち、給電路Ｌ１，Ｌ２を電源から自動車へ向かって流れる電流の一部は、分岐路Ｌ５に流れ、自動車から電源へ戻る電流の一部も、分岐路Ｌ５に流れることになる。従って、零相変流器ＺＣＴが配設された位置における給電路Ｌ１，Ｌ２を流れる電流の大きさをみると、電源から自動車へ向かって流れる電流Ｉ１の方が、自動車から電源へ戻る電流Ｉ２よりも、分岐路Ｌ５からアースへと流れる電流Ｉ３の分だけ大きくなる。すなわち、給電路Ｌ１を流れる電流の大きさと給電路Ｌ２を流れる電流の大きさは、分岐路Ｌ５を流れる電流Ｉ３の大きさだけ異なることになり、零相変流器ＺＣＴで、常に不平衡電流が検出されることになっていた。なお、給電路Ｌ１，Ｌ２を流れる電流は交流電流なので、給電路Ｌ１とＬ２のどちらに流れる電流の方が大きくなるかは時間的に変化するが、電源から自動車へ向かう電流Ｉ１の大きさの方が、自動車から電源へ戻る電流Ｉ２の大きさよりも大きいことは、変わらない。
【０００９】
本従来例では、上記のような電流Ｉ１と電流Ｉ２の差を漏電として誤検知してしまわないように、零相変流器ＺＣＴで小さな不平衡電流を検出しても漏電とは検知しないように、漏電検知回路１３を設定する必要がある。すなわち、本従来例では電流Ｉ３程度の大きさの漏電は検知できず、漏電を正確に検知することができなかった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、分岐路を流れる電流から開閉部の溶着を検知するための電圧検知回路を備えるとともに、漏電を正確に検知できる給電制御装置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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、自動車に搭載されたバッテリを外部電源を用いて充電するための給電路と、前記給電路の途中に挿入されてこの給電路を開閉する開閉部と、自動車からの制御信号が伝送される信号線に電気的に接続されるとともに、この制御信号に応じて前記開閉部を開閉制御する制御回路部と、前記給電路の不平衡電流を検出する零相変流器と、前記零相変流器で検出された不平衡電流に基づいて漏電を検知するとともに、漏電が検知されたときに前記開閉部を動作させて前記給電路を開路する漏電検知回路部と、前記給電路の前記開閉部に対して自動車側の電圧を検知する電圧検知回路部と、前記給電路の前記開閉部並びに前記零相変流器が配設された部位よりも自動車側の部位から分岐するとともに一端が接地された分岐路とを備え、前記電圧検知回路部は、前記分岐路を流れる電流に基づいて前記給電路の前記開閉部よりも自動車側の電圧を検知して、前記制御回路部は、前記電圧検知回路部での電圧の検知結果と前記開閉部の制御内容とが矛盾する場合に接点溶着と判断し、前記零相変流器には、前記給電路を自動車から商用電源へと戻る電流の向きと、同じ向きに電流が流れる向きで、前記分岐路が貫通していることを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明では、分岐路を流れる電流から、接点よりも自動車側における給電路の電圧を検知し、この電圧の検知結果と接点開閉部の制御内容とを制御回路部で比較することで、接点溶着を検知することができる。また、分岐路を零相変流器に貫通させたことで、零相変流器は給電路と分岐路の合成電流の不平衡を検知することになるので、正確に漏電を検知することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、分岐路を流れる電流から開閉部の溶着を検知するための電圧検知回路を備えるとともに、漏電を正確に検知できる給電制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の概略回路構成図である。
【図２】同上の動作説明用のフローチャートである。
【図３】（ａ）は従来例の概略回路構成図であり、（ｂ）は従来例の電圧検知回路１４の簡略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、図１中の実線矢印は電流の流れる向きを示しているが、給電路Ｌ１，Ｌ２に流れる電流は交流電流なので、その流れる向きは時間経過に応じて交互に変化する。また、現在、家庭において本実施形態のような給電制御装置が実用的に使用されるものとしては、プラグインハイブリッド自動車や電気自動車などがあるが、ここでは電気自動車を例に挙げて説明する。
【００１６】
電気自動車Ｂは、動力源となるモータ（図示せず）に電力を供給するバッテリ３０と、外部電源たる商用電源（図示せず）から給電制御装置Ａを介して供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリ３０を充電する車載充電器３１と、車載充電器３１を給電制御装置Ａに接続するためのコネクタ３２と、車載充電器３１からバッテリ３０への充電路に挿入されたリレー３３と、車載充電器３１に供給される交流出力を検出するための検出部３４と、検出部３４の検出結果に応じてリレー３３をオンオフ制御する充電制御装置３５を具備する。すなわち、充電制御装置３５は検出部３４によって交流出力が検出されている場合にリレー３３をオン制御して車載充電器３１によりバッテリ３０を充電し、検出部３４によって交流出力が検出されていない場合にはリレー３３をオフ制御して車載充電器３１によるバッテリ３０の充電を停止する。
【００１７】
一方、給電制御装置Ａは、商用電源などの外部の交流電源を供給するためのコンセント（図示せず）に、抜き差し自在に接続される接地極付のプラグ２０と、電気自動車Ｂのコネクタ３２に接続されるコネクタ２１と、プラグ２０とコネクタ２１の間に形成される給電路Ｌ１，Ｌ２及び接地線Ｌ３を備えている。ここでコネクタ２１には、給電路Ｌ１，Ｌ２及び接地線Ｌ３の他に、電気自動車Ｂの充電制御装置３５との間で信号の授受を行うための信号線Ｌ４が接続されている。また給電路Ｌ１，Ｌ２には、常開型のリレー接点ｒｐ１，ｒｐ２及び接点開閉部ｒｓ１，ｒｓ２を有するリレー１０（開閉部）が挿入され、給電路Ｌ１，Ｌ２においてリレー１０とコネクタ２１との間からは分岐路Ｌ５が分岐するとともに、給電路Ｌ１，Ｌ２は、リレー１０とプラグ２０との間において零相変流器ＺＣＴを貫通している。また給電制御装置Ａは、零相変流器ＺＣＴの配設位置よりもプラグ２０側の給電路Ｌ１，Ｌ２に接続された電源有無判定回路１１と、信号線Ｌ４を介して電気自動車Ｂに接続されるとともに、電気自動車Ｂから信号線Ｌ４を介して伝送された制御信号に応じてリレー１０をオンオフ制御する制御回路１２と、零相変流器ＺＣＴによって給電路Ｌ１，Ｌ２に流れる不平衡電流を検出することで漏電を検知するとともに、漏電が検知されたときには制御回路１２を介してリレー１０をオフ制御する漏電検知回路１３と、分岐路Ｌ５の途中に挿入されて、分岐路Ｌ５を流れる電流からリレー１０とコネクタ２１との間における給電路Ｌ１及びＬ２の電圧を検知する電圧検知回路１４とを備えている。ただし、電圧検知回路１４の構成は図３（ｂ）で示した従来例のものと同様であるので、説明は省略する。
【００１８】
ここで、本実施形態の分岐路Ｌ５は、上記のように給電路Ｌ１，Ｌ２のリレー１０よりも電気自動車Ｂ側から分岐するとともに、一端が接地されており、給電路Ｌ１，Ｌ２からの分岐点が電気自動車Ｂ側、接地された一端が電源側となる向きで、零相変流器ＺＣＴに挿通されている。すなわち、零相変流器ＺＣＴに挿通された分岐路Ｌ５には、給電路Ｌ１またはＬ２を電気自動車Ｂから電源へと戻る電流Ｉ２の向きと、同じ向きに向かって（図１では右から左に向かって）、電流Ｉ３が流れることになる。
【００１９】
なお給電制御装置Ａには、リレー１０とプラグ２０との間において給電路Ｌ１，Ｌ２と接地線Ｌ３とに接続されて、商用電源から各部の動作用電力を生成する図示しない電源回路が設けてある。
【００２０】
次に、本実施形態の動作を説明する。
【００２１】
まず、電気自動車Ｂのバッテリ３０への充電を開始するときの給電制御装置Ａの動作を、図２を参照して説明する。
【００２２】
プラグ２０を電源に接続するとともに、コネクタ２１を電気自動車Ｂのコネクタ３２に接続する（Ｓ１）と、リレー１０よりも電源側の給電路Ｌ１，Ｌ２では、給電路Ｌ１とＬ２との間に電位差が生じる。この電位差が所定の時間生じていることを電源有無判定回路１１が検知すると、電源有無判定回路１１はプラグ２０が電源に接続されたと判定して、制御回路１２に判定信号を送信する（Ｓ２）。なおこの判定信号は、プラグ２０が電源に接続されている間は常に送信されている。制御回路１２は、電源有無判定回路１１から判定信号を受信すると、リレー１０をオフ制御して、回路が安定するまでの所定時間（各回路に電流が流れた場合に、電流が流れ終わってから各回路が十分に放電するまでの時間、例えば７５ｍｓ）経過後、電圧検知回路１４を介してリレー１０よりも電気自動車Ｂ側の給電路Ｌ１，Ｌ２の電圧を検知する（Ｓ３）。リレー１０をオフ制御したときに電圧検知回路１４で電圧が検知されなければ（Ｓ４）、制御回路１２はリレー１０が正常に動作している（リレー１０が溶着していない）と判断し、信号線Ｌ４を介して電気自動車Ｂに案内信号（例えば電圧１２Ｖ）を送信する（Ｓ５）。案内信号を受信した電気自動車Ｂの充電制御装置３５は、充電可能状態であれば充電を許可する許可信号（例えば電圧６Ｖ）を、バッテリ３０が満タンなどの状態であって充電を許可しないときには待機信号（例えば電圧９Ｖ）を、信号線Ｌ４を介して制御回路１２に返信する（Ｓ６）。なお、コネクタ２１が電気自動車Ｂのコネクタ３２に接続されていない場合には、制御回路１２から送信された案内信号はそのまま（例えば電圧１２Ｖのまま）返ってくるので、制御回路１２はコネクタ２１が接続されていないことを検知できるようになっている。制御回路１２は、電気自動車Ｂから許可信号を受け取った（Ｓ７）場合には、リレー１０をオン制御して電気自動車Ｂへの電力の供給を開始するとともに、表示パネル（図示せず）に充電中の表示を通知する（Ｓ８）。また制御回路１２は、電気自動車Ｂから待機信号を受け取った、あるいは案内信号がそのまま返ってきた（Ｓ７）ときには、リレー１０をオフ制御にしたまま充電を中止し、表示パネルにその旨の表示を通知する（Ｓ９）。
【００２３】
一方、リレー１０をオフ制御したときに電圧検知回路１４で電圧が検知された（Ｓ４）場合には、制御回路１２はリレー１０が溶着していると判断し、表示パネルにエラー表示を通知するとともに、信号線Ｌ４を介して電気自動車Ｂにエラー信号（例えば電圧−１２Ｖ）を送信する（Ｓ１０）。
【００２４】
電気自動車Ｂのバッテリ３０を充電しているときには、電気自動車Ｂの充電制御装置３５から制御回路１２へ許可信号が送信され続けるとともに、制御回路１２はリレー１０をオン制御し続け、表示パネルには充電中の表示がされる。また、充電中には、零相変流器ＺＣＴ及び漏電検知回路１３で、給電路Ｌ１又はＬ２を電源から電気自動車Ｂへ向かって流れる電流Ｉ１と、給電路Ｌ１又はＬ２を電気自動車Ｂから電源へ向かって流れる電流Ｉ２と分岐路Ｌ５を電気自動車Ｂ側から電源側へ向かって流れる電流Ｉ３との合成電流とを比較して、漏電の検知を行っている。すなわち、電気自動車Ｂあるいは給電制御装置Ａで漏電が発生した場合には、電流Ｉ１と、電流Ｉ２と電流Ｉ３の合成電流との間に不平衡が生じるから、この不平衡電流を漏電検知回路１３にて検出している。漏電検知回路１３は、不平衡電流が所定値以上であれば漏電が生じているものと判断して、制御回路１２を介してリレー１０をオフ制御するとともに電気自動車Ｂにエラー信号を送信し、表示パネルにエラー表示を通知させる。これにより、漏電による感電事故の発生などを防止することができる。
【００２５】
バッテリ３０の充電が完了すると、電気自動車Ｂの充電制御装置３５は制御回路１２に待機信号を送信する。待機信号を受信した制御回路１２は、リレー１０をオフ制御するとともに電圧検知回路１４で給電路Ｌ１，Ｌ２の電圧を検知してリレー１０が溶着していないかどうかを検知し、また、表示パネルに充電完了の表示を通知する。
【００２６】
本実施形態は、上記のようにして電気自動車Ｂのバッテリ３０を充電する。
【００２７】
本実施形態の給電制御装置Ａは、分岐路Ｌ５を、給電路Ｌ１，Ｌ２との分岐点が電気自動車Ｂ側、接地された一端が電源側となる向きで、零相変流器ＺＣＴに挿通している。これにより、零相変流器ＺＣＴは、零相変流器ＺＣＴ内を電源側から電気自動車Ｂ側へ流れる電流Ｉ１と、電気自動車Ｂ側から電源側へ流れる電流（電流Ｉ２と電流Ｉ３の合成電流）との不平衡を検出するので、従来のように分岐路Ｌ５を流れる電流Ｉ３の分だけ常に不平衡電流が検出される、ということがない。よって、わずかな漏電でも漏電検知回路１３で検知できるようになるので、感電事故などの発生を未然に防ぐことができる。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ  給電制御装置
Ｂ  電気自動車
１０  リレー
１２  制御回路
１３  漏電検知回路
１４  電圧検知回路
ＺＣＴ  零相変流器
Ｌ１，Ｌ２  給電路
Ｌ４  信号線
Ｌ５  分岐路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011109877.tif 000005