JP2014195339A - 給電制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 零相変流器の位置ずれが発生しにくい給電制御装置を提供する。
【解決手段】 漏電を検出するための零相変流器１４に挿通される導電体２３は、外部に接続される導電体２１とは別体に形成されている。また、零相変流器１４に挿通される導電体２３を保持する第２ブロック５２も、外部に接続される導電体２１を保持する第１ブロック５１とは別体に形成されている。外部に接続される導電体２１が零相変流器１４に挿通される場合や、零相変流器１４に挿通される導電体２３が外部に接続される導電体２１とともに第１ブロック５１に直接に固定される場合に比べ、外部に接続される導電体２１が外力を受けた場合における零相変流器１４の位置ずれが発生しにくい。
【選択図】図１

Description

本発明は、給電制御装置に関するものである。
従来から、外部電源から自動車への給電を制御する給電制御装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。上記の外部電源は例えば商用１００Ｖ交流電源である。また、上記の自動車は、バッテリーと該バッテリーを充電する充電回路とを有して該バッテリーの電力で駆動されるモータによる走行が可能なものであり、具体的にはプラグインハイブリッド車や電気自動車である。給電制御装置は、上記の充電回路への電力の供給に用いられる。
この種の給電制御装置として、外部電源から負荷（充電回路）への給電路を全ての極性について挿通される零相変流器を備え、この零相変流器によって漏電が検出されたときに、上記の給電路に挿入されたリレーをオフすることで外部電源から負荷への給電を遮断するものがある。
従来は、外部から導入された電線に直接接続され上記の給電路の一部を構成する金属板が、零相変流器に挿通されていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１１−１３５６５３号公報
上記のように電線に直接接続される金属板が零相変流器に挿通されていると、電線が引張力などの外力を受けたときに、電線から外力を受けて弾性変形した上記の金属板に零相変流器が押されることで、零相変流器の位置ずれが発生する可能性があった。
例えば零相変流器がプリント配線板に実装されている場合において、上記のような零相変流器の位置ずれが発生すると、零相変流器とプリント配線板との接続部（端子や半田など）が破損し、接続不良の原因となることが考えられる。
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、零相変流器の位置ずれを抑えられる給電制御装置を提供することにある。
本発明の給電制御装置は、外部電源に電気的に接続される一組の受電導電体と、バッテリー及び前記バッテリーを充電する充電回路を具備した自動車の前記充電回路に電気的に接続される一組の給電導電体と、前記受電導電体に対して一対一に電気的に接続される一組の中間導電体と、１個ずつの前記給電導電体と１個ずつの前記中間導電体との間の電気的な接続をオンオフする一組のリレーと、各前記中間導電体がそれぞれ挿通される零相変流器と、前記零相変流器により漏電が検出されたときに各前記リレーをそれぞれオフ制御する制御回路と、各前記受電導電体と各前記給電導電体とがそれぞれ固定された第１ブロックと、各前記中間導電体がそれぞれ固定された第２ブロックとを備えることを特徴とする。
上記の給電制御装置において、一組の電力線を有するケーブルと、前記電力線に一対一に電気的に接続された一組の接触子を有するプラグとを備え、前記受電導電体と前記給電導電体との少なくとも一方は、金属板からなり前記接触子に接触導通することが望ましい。
本発明によれば、第１ブロックとは別途の第２ブロックに固定された中間導電体を零相変流器に挿通しているから、零相変流器に受電導電体が挿通される場合や、中間導電体が受電導電体とともに第１ブロックに直接に固定される場合に比べ、受電導電体が外部から力を受けた場合における零相変流器の位置ずれが発生しにくい。
本発明の実施形態を示すブロック図である。 同上の要部を示す分解斜視図である。 同上の第１ブロックにインサート成型された導電体を示す斜視図である。 図２に示された要部からプリント配線板が取り外された状態を示す斜視図である。 図２に示された要部を示す斜視図である。 同上を示す分解斜視図である。 同上を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図である。 同上の電源側ケーブルに設けられる装置側プラグを示す分解斜視図である。 同上の第２ブロックにインサート成型された導電体を示す斜視図である。 同上の要部を示す断面図である。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態は、図１に示すように、外部電源（図示せず）に電気的に接続される一組の受電導電体２１と、バッテリー及びバッテリーを充電する充電回路を具備した自動車（図示せず）の充電回路に電気的に接続される一組の給電導電体２２とを備える。受電導電体２１と給電導電体２２とは、電圧側極（Ｌ）と接地側極（Ｎ）とについて１個ずつ設けられている。
また、本実施形態は、受電導電体２１と給電導電体２２との間の電気的な接続をオンオフするリレー１１を、各極性について１個ずつ備える。各リレー１１はそれぞれ周知の電磁リレーからなる。
さらに、本実施形態は、各リレー１１をそれぞれ制御する制御回路１２と、制御回路１２の動作用の電力を生成する電源回路１３とを備える。制御回路１２と電源回路１３とは、互いに共通のプリント配線板５０（図２参照）に実装されている。
電源回路１３は、受電導電体２１を介して外部電源から給電され、制御回路１２の動作用の電力を生成する。このような電源回路１３は、例えば周知のＡＣ−ＤＣコンバータを用いて実現可能である。
制御回路１２は、各リレー１１の制御用の端子（すなわちリレー１１において接点を駆動する電磁石装置の端子）に対し、一対の導電体（以下、「駆動用導電体」と呼ぶ。）４１を介して電気的に接続されている。制御回路１２は、駆動用導電体４１を介して各リレー１１に入力する電気信号により、各リレー１１を駆動（制御）する。
また、本実施形態は、接地極（ＰＥ）とされる第１接地導電体３１を備える。制御回路１２と電源回路１３とは、それぞれ第１接地導電体３１に電気的に接続されている。
さらに、本実施形態は、上記の充電回路に電気的に接続される導電体（図１でのＣ。以下、「第１信号用導電体」と呼ぶ。）４２を備える。制御回路１２は、第１信号用導電体４２を介して入力される電気信号（いわゆるＣＰＬＴ信号）に従って各リレー１１を制御する。
また、本実施形態は、外部電源側に設けられたサーミスタ（図示せず）の出力が伝送される一対の導電体（図１でのＴＨ１，ＴＨ２。以下、「第２信号用導電体」と呼ぶ。）４３を備える。制御回路１２は、例えば、異常な高温を示す信号が第２信号用導電体４３を介して入力されたときに、各リレー１１をそれぞれオフ制御する。
上記の各導電体２１，２２，３１，４１，４２，４３は、それぞれ図３に示すように金属板からなり、図２及び図４に示すように合成樹脂からなる第１ブロック５１にインサート成型により保持（固定）されている。
また、第１ブロック５１には、各リレー１１とプリント配線板５０とが固定される。プリント配線板５０は第１ブロック５１に実装面を向けており、プリント配線板５０と第１ブロック５１との間には例えば合成樹脂のような絶縁材料からなる絶縁シート５３が介装される。
以下、図２におけるＡＢＣＤＥＦ方向を上下左右前後方向と呼ぶ。すなわち、プリント配線板５０は実装面を上方に向けて、第１ブロック５１に対し下方から取り付けられている。また、第１ブロック５１は、上下方向から見ると全体として前後方向を長手方向とする長方形状である。
また、図４及び図５に示すように、第１ブロック５１の下面には、プリント配線板５０が収納される収納凹部５１０が設けられている。収納凹部５１０の内底面には、それぞれプリント配線板５０の位置決め穴５０１に挿入されることでプリント配線板５０を位置決めする複数個（図では２個）の位置決め凸部５１１が設けられている。また、収納凹部５１の内底面の４隅付近には、それぞれ、下方（図４での上方）に開口したねじ穴を有する筒形状のねじ止め部５１２が設けられている。プリント配線板５０は、それぞれプリント配線板５０のねじ挿通穴５０２を貫通してねじ止め部５１２に螺合する４本のねじ５４により、第１ブロック５１に対してねじ止め固定されている。
さらに、プリント配線板５０には、制御回路１２によって制御されて通電状態の表示や異常の報知に用いられる２個の発光ダイオード（図示せず）が、前後に並べて実装されている。制御回路１２は、例えば、各リレー１１のオフ制御がされたにも関わらず、いずれかのリレー１１で通電が検出された場合に、一方の上記発光ダイオードを点灯させることで、異常（具体的には、リレー１１における接点の溶着）を報知する。
第１ブロック５１は、１個ずつの発光ダイオードの光を通過させる２個の窓穴５１４を有する。また、本実施形態は、透光性を有する材料（例えばアクリル樹脂）からなり上記の発光ダイオードの光をガイドするライトガイド５５を備える。ライトガイド５５は、前後に長く上下に扁平な形状であって第１ブロック５１の上側に載置される本体部５５１と、それぞれ本体部５５１から下方に突設されて第１ブロック５１の窓穴５１４に挿入される脚部５５２とを有する。さらに、第１ブロック５１の上面において、２個の窓穴５１４を前後方向において挟む両側には、それぞれカシメ凸部５１５が上方に突設されている。ライトガイド５５において前後両端部にはそれぞれカシメ穴５５３が設けられており、カシメ凸部５１５がカシメ穴５５３に挿入されてカシメられることでライトガイド５５は第１ブロック５１に対して固定される。
また、本実施形態は、図６及び図７に示すように、第１ブロック５１が収納されるハウジング６を備える。ハウジング６は、第１ブロック５１が収納される収納凹部６１０が下面に開口したボディ６１と、ボディ６１の下側に結合して上記の収納凹部６１０を閉塞するカバー６２とを備える。ボディ６１においてライトガイド５５の脚部５５２の上側となる２箇所には、それぞれ、上記の発光ダイオードの光を出射させる表示窓６１３が設けられている。表示窓６１３は例えば透光性を有する樹脂により貫通穴が閉塞されたものである。また、第１ブロック５１において上下方向から見た４隅には、それぞれ、ボディ６１へのねじ止め固定用のねじ６３が挿通される環形状のねじ挿通部５１３が設けられている。さらに、ボディ６１の収納凹部６１０の下側の開口縁とカバー６２との間には、例えばエラストマのような柔軟な材料からなる環形状のパッキン６４が介装される。ボディ６１に対するカバー６２の固定は、それぞれカバー６２のねじ挿通穴６２１を貫通してボディ６１に螺合する６本のねじ６５を用いたねじ止めによって達成される。また、カバー６２には、ボディ６１の収納凹部６１０に連通する通気穴６２２が設けられている。さらに、カバー６２の下面には、通気穴６２２を閉塞する内圧調整シート６９と、内圧調整シート６９を覆う内圧調整シートカバー６６とが貼着される。内圧調整シート６９は、周知の多孔質の材料からなり、通気性を有しながらも防水性及び防塵性を確保する。また、カバー６２の下面には、各種の情報を記載したラベル６７，６８が貼着される。
さらに、ボディ６１の前端には、ボディ６１の収納凹部６１０の内外を連通させる円筒形状の電源接続部６１１が設けられている。また、ボディ６１の後端には、ボディ６１の収納凹部６１０の内外を連通させる円筒形状の負荷接続部６１２が設けられている。
各受電導電体２１と接地導電体３１と各第２信号用導電体４３とは、それぞれ、前端部が、厚さ方向を上下方向に向けて電源接続部６１１内に露出する。また、第１ブロック５１の前端には、電源接続部６１１内に挿入される円環形状の凸部５１６が設けられている。この凸部５１６の外周面とボディ６１の内面との間には、例えばエラストマのような柔軟な材料からなるＯリング５６が介装される。
また、本実施形態と外部電源との電気的な接続は、電源側ケーブル７を介して行われる。電源側ケーブル７の一端には電源接続部６１１に嵌合する装置側プラグ７１が設けられ、電源側ケーブル７の他端には外部電源が有するコンセント（図示せず）に挿入接続される電源側プラグ７２が設けられている。
図８に示すように、装置側プラグ７１は、それぞれ例えば金属板のような導電体からなる５個の接触子７３を備える。各接触子７３は、それぞれ、電源接続部６１１内に露出した導電体２１，３１，４２のいずれかに接触導通する接触部７３１と、電源側ケーブル７が有する電線７０に接触導通する端子部７３２とを有する。図８では電線７０を３本のみ図示している。電源側ケーブル７が有する電線７０のうち、電圧側極の電線７０と接地側極の電線７０とが、それぞれ電力線として、接触子７３を介して受電導電体２１に電気的に接続される。接触部７３１は、導電体２１，３１，４２を厚さ方向（上下方向）において弾性的に挟むクリップ状の構造とされている。また、装置側プラグ７１は、筒形状であって接触子７３の端子部７３２と電線７０とが挿入された状態で加熱されて収縮することにより接触子７３の端子部７３２と電線７０とを互いに接触した状態に保持する熱収縮チューブ７１１を備える。さらに、装置側プラグ７１は、例えば合成樹脂からなり各接触子７３をそれぞれ保持する保持体７１２を備える。また、装置側プラグ７１は、各接触子７３と熱収縮チューブ７１１と保持体７１２とがそれぞれ収納される凹部（図示せず）が前側（すなわちハウジング６とは逆方向に向けられる側であり、図８での右側）に開口したボディ７１３を備える。ボディ７１３の後側（すなわちハウジング６に向けられる側であり、図８での左側）には、それぞれ上記の凹部に連通し導電体２１，３１，４２の一端が挿入される５個の挿入口７１０が開口している。さらに、装置側プラグ７１は、電源側ケーブル７を囲む環形状であってボディ７１３の前側に結合することで上記の凹部からの保持体７１２等の脱落を防止するホルダ７１４を備える。また、装置側プラグ７１は、ホルダ７１４にケーブル２が挿通され且つボディ７１３とホルダ７１４とが互いに結合した状態での二重成型により形成されたカバー７１５を備える。カバー７１５は、ホルダ７１４とボディ７１３との間の隙間、及び、ホルダ７１４と電源側ケーブル７との間の隙間を閉塞する。さらに、装置側プラグ７１は、カバー７１５に被着された筒形状のキャップ７１６と、カバー７１５を囲む環形状であって例えばエラストマのような柔軟な材料からなり電源接続部６１１の内周面とカバー７１５との間の隙間を閉塞するＯリング７１７とを備える。キャップ７１６にはハウジング６からの分離を防止するラッチ機構（図示せず）が設けられており、図６には上記のラッチ機構によるラッチの解除に用いられる解除キー７１８も描かれている。
また、各給電導電体２２と接地導電体３１と第１信号用導電体４２とは、それぞれ、後端部が、厚さ方向を上下方向に向けて負荷接続部６１２内に露出する。
さらに、本実施形態と自動車の充電回路との電気的な接続は、負荷側ケーブル８を介して行われる。負荷側ケーブル８の一端には負荷接続部６１２に嵌合する装置側プラグ８１が設けられ、負荷側ケーブル８の他端には自動車が有するソケット（図示せず）に挿入接続される負荷側プラグ８２が設けられている。負荷側ケーブル８の装置側プラグ８１は、負荷接続部６１２に嵌合した状態で各給電導電体２２と接地導電体３１と第１信号用導電体４２とに一対一に接触導通する４個の接触子（図示せず）を有する。各接触子はそれぞれ例えば導電体２２，３１，４２を厚さ方向において弾性的に挟むクリップ状の金属板からなる。負荷側ケーブル８に含まれる電線（図示せず）のうち、電圧側極の電線と接地側極の電線とが、それぞれ電力線として、上記の接触子を介して給電導電体２２に対し一対一に電気的に接続される。
また、本実施形態は、両面テープ５７（図２参照）によって第１ブロック５１の上面に貼着された零相変流器１４を備える。
さらに、本実施形態は、受電導電体２１に一対一に接触導通する一対の中間導電体２３と、第１接地導電体３１に接触導通する第２接地導電体３２とを備える。図９に示すように各中間導電体２３と第２接地導電体３２とはそれぞれ帯状の金属板からなり、中央部の厚さ方向を上下方向に向けられ、両端部をそれぞれ下方に曲げられることで、全体としてＵ字形状とされている。また、各中間導電体２３と第２接地導電体３２とは、それぞれ、合成樹脂からなる第２ブロック５２にインサート成型されることで相互の絶縁を確保されるとともに一体化されている。第２ブロック５２は、第１ブロック５１との間に零相変流器１４を挟む形で、例えば嵌合により第１ブロック５１に結合する。
また、第１ブロック５１には、金属板からなり一端部が１個ずつのリレー１１の接点に電気的に接続され他端部が１個ずつの中間導電体２３に接触導通する２個の接続導電体２４がインサート成型により保持（固定）されている。すなわち、各受電導電体２１は、それぞれ、１個ずつの中間導電体２３と、１個ずつの接続導電体２４と、１個ずつのリレー１１とを介して、１個ずつの給電導電体２２に電気的に接続される。そして、接続導電体２４と給電導電体２２との間の電気的な接続がリレー１１によってオンオフされることで、受電導電体２１と給電導電体２２との間の電気的な接続がオンオフされる。
零相変流器１４は、軸方向を上下方向に向けた環形状であって、各中間導電体２３と第２接地導電体３２とをそれぞれ図１０（中間導電体２３のみ図示）に示すように挿通される。漏電が発生していない状態では各中間導電体２３が発生させる磁場が互いに相殺されるから零相変流器１４には誘導電流が発生しないが、漏電が発生すると上記の磁場が不均衡となって零相変流器１４に誘導電流が発生する。制御回路１２は、上記の誘導電流に基いて漏電の有無を判定し、漏電があると判定されたとき（つまり漏電が検出されたとき）には各リレー１１をそれぞれオフ制御する。また、漏電状態を模擬した電流を流して零相変流器１４の動作テストを行うことができるように、図１に示すように制御回路１２は接続導電体２４にも電気的に接続されている。
上記構成によれば、第１ブロック５１とは別途の第２ブロック５２に固定された中間導電体２３を零相変流器１４に挿通しているから、零相変流器１４に受電導電体２１が挿通される場合や、中間導電体２３が受電導電体２１とともに第１ブロック５１に直接に固定される場合に比べ、受電導電体２１が電源側ケーブル７から外力を受けた場合における零相変流器１４の位置ずれが発生しにくい。
また、仮に、装置側プラグ７１，８１の接触子７３（電源側ケーブル７に設けられたものについてのみ図示）に接触導通する栓刃を受電導電体２１や給電導電体２２とは別途に設ける場合を考える。この場合、上記の栓刃を受電導電体２１や給電導電体２２に対して電線等を介して電気的に接続する必要があるから、上記の栓刃と導電体２１，２２との間で断線が発生する可能性が生じる分だけ、全体としての断線の可能性が高くなる。これに対し、本実施形態では、受電導電体２１や給電導電体２２が接触子７３に直接接触するので、上記の場合に比べ、断線の可能性が低くなる。
７ 電源側ケーブル
８ 負荷側ケーブル
１１ リレー
１２ 制御回路
１４ 零相変流器
２１ 受電導電体
２２ 給電導電体
２３ 中間導電体
５１ 第１ブロック
５２ 第２ブロック
７０ 電線（電力線を含む）
７１ 装置側プラグ
７３ 接触子
８１ 装置側プラグ

Claims (2)

  1. 外部電源に電気的に接続される一組の受電導電体と、
    バッテリー及び前記バッテリーを充電する充電回路を具備した自動車の前記充電回路に電気的に接続される一組の給電導電体と、
    前記受電導電体に対して一対一に電気的に接続される一組の中間導電体と、
    １個ずつの前記給電導電体と１個ずつの前記中間導電体との間の電気的な接続をオンオフする一組のリレーと、
    各前記中間導電体がそれぞれ挿通される零相変流器と、
    前記零相変流器により漏電が検出されたときに各前記リレーをそれぞれオフ制御する制御回路と、
    各前記受電導電体と各前記給電導電体とがそれぞれ固定された第１ブロックと、
    各前記中間導電体がそれぞれ固定された第２ブロックとを備えることを特徴とする給電制御装置。
  2. 一組の電力線を有するケーブルと、前記電力線に一対一に電気的に接続された一組の接触子を有するプラグとを備え、
    前記受電導電体と前記給電導電体との少なくとも一方は、金属板からなり前記接触子に接触導通することを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
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