JP2011015530A

JP2011015530A - 漏電検知給電制御装置

Info

Publication number: JP2011015530A
Application number: JP2009157603A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Kobayashi; 紀彦小林
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-01-20

Abstract

【課題】車両の負荷部が原因の漏電を検出する時に、検出したい漏電電流値には影響を与えずに、負荷部などが発生するコモンモードノイズを除去することで、漏電検知の精度が高くすると共に、漏電が発生した車両に対する給電を自動的に停止する漏電検知給電制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】車両側システム１１の漏電検知手段１２に設けたノイズフィルタ部１６は、負荷部１３が発生するコモンモードノイズを除去する。また、宅内側システム２０の給電制御部は、ＰＬＣ端末２５から漏電報知信号を入力したら、車両への給電を停止する。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両に設けたノイズフィルタ部がコモンモードノイズを除去し、車両から宅内へ漏電検知を報告し、宅内の給電制御部が車両へのＡＣ電源の供給を停止する漏電検知給電制御装置に関する。

世界各国において様々な場所に電力供給を目的とした電力線が整備されている。近年では、この電力線を伝送路に用いた電力線搬送通信（Power Line Communication、以下PLCと略す）が様々な状況で利用されている。PLCは、既存の電力線網を利用した通信技術であり、日本国においては50Hzもしくは60Hzの交流電力に通信信号を重畳することで、電力線が敷設されてある場所であれば、双方向通信が可能になるものである。

図６は、電力線２の漏電を検出する従来のＰＬＣモデム１の機能ブロック図である。制御部３は、信号を電力線２に送信する送信部４と電力線２から信号を受信する受信部５を制御する。漏電検出部６は、コモンモード検出器７が検出したコモンモード電流の値を入力信号として、強度を測定し、デジタルデータの値として、制御部３へ出力する。制御部３は漏電検出部６からの強度値データを時系列に記憶し、現在の強度値と過去の強度値を比較し、信号強度の変化を認識して漏電と判断する。（特許文献１参照）

特開2008-92238号公報

一般的な電気回路において、回路を構成する負荷部の金属部の接地が不十分である場合などには大地の間に浮遊容量が形成され、この浮遊容量を介して電流経路が形成される。この大地間のループを流れるノイズをコモンモードノイズと呼ぶ。高速に回路内スイッチのON/OFFを切り替えることで所望の電圧値を出力するスイッチング回路を含む充電器では、接続される電力線には交流電力の周波数よりも高い周波数帯域に渡ってコモンモードノイズが伝送されてしまうという問題があり、特に車両用充電器など接地がされにくい高出力充電器では、回路から発生するノイズも強くかつ広い周波数に渡ることが懸念される。

しかしながら、従来のＰＬＣモデムを車両に設置しても、コモンモードノイズを考慮して、漏電検出を行っていないので、漏電によるコモンモード電流そのものを検知するのではなく、商用交流電力周波数よりも高い周波数成分からなるコモンモードノイズの影響により、誤って漏電を検出してしまうという課題がある。また、漏電している装置に対して、自動的に給電を停止することができないという課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車両の負荷部が原因の漏電を検出する時に、検出したい漏電電流値には影響を与えずに、負荷部などが発生するコモンモードノイズを除去することで、漏電検知の精度を高くすると共に、漏電が発生した車両に対する給電を自動的に停止する漏電検知給電制御装置を提供することを目的とする。

本発明の漏電検知給電制御装置は、負荷部のノイズを除去するノイズフィルタ部を有する車両と、車両のＰＬＣ端末からの漏電報知信号を受信するＰＬＣ端末と、このＰＬＣ端
末からの信号により、車両への給電を停止する給電制御部を有する宅内装置とを備えたことを特徴とする。

このような漏電検知給電制御装置は、車両に設けたノイズフィルタ部が、負荷部などが発生するコモンモードノイズを除去することで、漏電検知の精度が高くすると共に、宅内に設けた給電制御部が、漏電が発生した車両に対する給電を自動的に停止することができる。

本発明の一実施の形態に係る漏電検知給電制御装置の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態に係る漏電検知給電制御装置の漏電検知部の構成を示す構成図本発明の一実施の形態に係る漏電検知給電制御装置の給電制御部の通常動作時の構成を示す構成図本発明の一実施の形態に係る漏電検知給電制御装置の給電制御部の漏電検知時の構成を示す構成図本発明の一実施の形態に係る漏電検知給電制御装置のノイズフィルタ部を示す回路図従来の漏電検出部を備えたＰＬＣモデムのブロック図

以下、本発明に係る漏電検知給電制御装置の一実施の形態について図面に基づいて説明する。

図1は、本発明の一実施の形態に係る漏電検知給電制御装置の構成を示すブロック図である。車両側システム１１の構成であるが、漏電検知手段１２と、漏電検知手段１２に接続される負荷部１３と、漏電検知手段１２からの信号を入力する車両側ＰＬＣ端末１４から構成される。漏電検知手段１２は、漏電を検知する漏電検知部１５と、この漏電検知部１６に接続されるノイズフィルタ部１６と、漏電検知部１５からの信号を入力する漏電報知部１７から構成される。

宅内側システム２０の構成は、変圧器２１を経由し配信される商用電力を、配電盤を介して宅内中に電力線網が張り巡らされ、いくつかの箇所で電力線ソケットコンセント２２、２３、２４によって接続口が提供される。宅内側PLC端末２５は、コンセント２２に接続される。給電制御部２６は、宅内側ＰＬＣ端末２５からの信号を入力し、コンセント２３に接続される。

次に、本実施の形態の漏電検知給電制御装置の動作について説明する。

車両側システム１１のＡＣ電源２７がコンセント２４に接続されると、漏電検知手段１２は、車両が充電中に漏電があるか否かの検知を開始する。漏電検知手段１２のノイズフィルタ部１６は、モーターなどの負荷部１３が発生するコモンモードノイズを除去する。図２は漏電検知部１５の構成図である。漏電検知部１５は、フェライトコアなどで構成される漏電電流検出部１９が、電力線にコモンモード電流が流れる場合、コア磁束による誘導電流を検出する。マイコン２０は、電流検出部１９からの出力信号である誘導電流を監視し、誘導電流がしきい値以上の場合、漏電であると判断し、漏電報知部１７へ信号を出力する。漏電報知部１７は車両側ＰＬＣ端末１４へ信号を出力し、車両側ＰＬＣ端末１４は電力線を介して、宅内側ＰＬＣ端末２５へ信号を送信する。宅内側ＰＬＣ端末２５保有者は、車両システム１１で漏電が発生したことを知る。なお、宅内側PLC端末２５は、必
ずしも宅内に設置する必要性は無く、車両外、例えば庭先やガレージのコンセントなどに設置されていてもよく、車両外に漏電が発生したことを通知できれば良い。

図３および図４は、漏電検知給電制御装置の給電制御部２６の構成図である。給電制御部２６は、宅内側ＰＬＣ端末２５と通信を行う通信部２７と、通信部２７と接続される制御部２８と、制御部２８に制御されるリレースイッチ２９と、リレースイッチ２９に接続される抵抗３０から構成される。図３に示すように、給電制御部２６は、宅内側PLC端末２５と車両側PLC端末１４の認証が完了し、かつ漏電検知部１５によって漏電が検知されない定常状態では、リレースイッチ２９の端子aと端子c、端子bと端子dを接続させる。また、図４に示すように、制御部２８が通信部２７から漏電検知信号を受けた場合には、端子aと端子e、端子bと端子fを接続し、車両への給電を停止する。従って、図３で示される漏電検知されない通常状態では、ＡＣ電力入力側から車両側へ電力が流れ、図４で示される漏電検知された場合は、車両側への電力供給は遮断される。遮断抵抗３０は例えば１Mオーム程度の大きな抵抗を設定することで、給電制御部２６の発熱量を抑えることができる。なお、宅内側PLC端末２５と車両側PLC端末１４の認証が失敗した場合は、宅内側PLC端末２５が通信部２７へ認証失敗通知を出し、図４で示される漏電検知された場合と同様に、通信部２７が制御部２８へリレースイッチ２９の切り替え要求をすることで、車両側への給電を停止しても良い。

図５は、漏電検知給電制御装置のノイズフィルタ部１６の回路図である。ノイズフィルタ部１６は、コモンモードチョークコイル３１と2つのYコンデンサ３２およびコンデンサの放電対策として設置される抵抗器３３から構成される。本回路は異方向に流れる電流(端子aから端子b、端子cから端子dへ流れる電流：ノーマルモード電流)に対してはコモンモードチョークコイル４１に発生する磁束が互いに打ち消しあうため、何も作用しない。しかし、同方向に流れる電流（端子aから端子b、端子dから端子cへ流れる電流：コモンモード電流）に対してはコモンモードチョークコイル３１に発生する磁束が強め合うため、大きなインピーダンスが発生しインダクタとして機能する。そのため、同方向に流れるコモンモードノイズの低減に効果がある。また、Yコンデンサ３２も2つのコンデンサの中間が接地されているため、大地間ループを形成するコモンモードノイズのバイパス効果が得られ、結果として、コモンモードノイズの低減に効果のある回路となる。例えば4700pFのコンデンサをYコンデンサ３２として用いると、回路のインピーダンスを50Ωとした場合、カットオフ周波数がおよそ0.67MHzのローパスフィルタとして機能するため、周波数0.67MHz以上のコモンモードノイズを低減できる。そのため、本構成のノイズフィルタ部１６を設置することにより、0.67MHz以上のコモンモードノイズが電力線へ漏洩することを低減できるため、本周波数以上のコモンモードノイズによる漏電誤検知が避けられる、という効果が得られる。

コモンモードチョークコイル３１は通常、フェライトコアなどの円形磁性体に巻線をほどこしたものであり、同方向に巻線をした2つのコイルを合わせた形状である。つまりラインチョークコイルを2つ利用することで等価回路となるので、ラインチョークコイルを用いても良い。また、本回路はコモンモードノイズを低減するため、電力線へのコモン電流漏洩低減効果を有し、漏洩電界強度の低減に繋がる。なお、本回路図はノイズフィルタ部３１の一例であり、コンデンサ、コモンモードチョークコイルを少なくとも1つずつ含む回路であって、例えば抵抗器とコンデンサからなるスナバ回路やチップビーズなどノイズを低減する回路、素子を含んでいても良く、同様の機能を有するものであれば本回路図の構成に限定するものではない。

本実施の形態で説明したように、ノイズフィルタ部１６は負荷部１３を稼動させた場合に発生するノイズを低減し、漏電検知部１５の漏電を検知する精度を高くすることができるという効果が得られる。また、給電制御部２６は漏電が検知されたことを通知された後
、瞬時に車両への給電を停止することができる。

また、上記実施の形態では、負荷部１３としてモーターを例に挙げて説明を行ったが、ノイズの発生源となる負荷部であればモーターでなくてもノイズフィルタ部１６を接続することにより同様の効果が得られる。例えば、充電器、冷蔵庫、エアコン、照明器具などは高ノイズ発生源負荷部として知られているが、ノイズフィルタ部１６によるノイズ低減効果が得られる。

本発明は、車両のノイズフィルタ部がコモンモードノイズを除去することにより、高精度に漏電を検知し、宅内の給電制御部が車両への給電を停止する漏電検知給電制御装置に適用される。

１１車両側システム
１２漏電検知手段
１３負荷部
１４車両側ＰＬＣ端末
１５漏電検知部
１６ノイズフィルタ部
２６給電制御部
２２充電器
２５宅内側ＰＬＣ端末

Claims

車両が充電中に漏電を検知する漏電検知部と、この漏電検知部に接続され、負荷部のノイズを除去するノイズフィルタ部と、このノイズフィルタ部に接続され、前記漏電検知部からの信号を受信する漏電報知部と、この漏電報知部からの漏電報知信号を受信するＰＬＣ端末とを有する車両と、
前記車両のＰＬＣ端末からの漏電報知信号を受信するＰＬＣ端末と、このＰＬＣ端末からの信号により、前記車両への給電を停止する給電制御部を有する宅内装置とを備えた漏電検知給電制御装置。