JP2014211357A - Direct-current leakage detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流漏電を検出する直流漏電検出装置に関する。 The present invention relates to a DC leakage detection device that detects DC leakage.
従来、直流漏電を検出する直流漏電検出装置として、例えば以下に示す特許文献1に開示されている直流漏電検出装置がある。 Conventionally, as a DC leakage detection device that detects DC leakage, for example, there is a DC leakage detection device disclosed in Patent Document 1 shown below.
この直流漏電検出装置は、負荷と直流電源を接続するための導線の直流漏電を検出する装置である。直流漏電検出装置は、コイルの巻回された環状のコアと、高周波出力回路と、電流制限回路と、整流回路と、比較回路とを備えている。 This DC leakage detection device is a device that detects a DC leakage of a conducting wire for connecting a load and a DC power supply. The DC leakage detection device includes an annular core wound with a coil, a high-frequency output circuit, a current limiting circuit, a rectifier circuit, and a comparison circuit.
高周波出力回路は、高周波電流を出力する回路である。高周波出力回路は、コイルに接続されている。電流制限回路は、コイルに流れる電流を制限する回路である。電流制限回路は、高周波出力回路とコイルの間に接続されている。整流回路は、コイルに誘起される電圧を整流して直流電圧に変換する回路である。整流回路は、コイルに接続されている。比較回路は、整流回路の出力電圧を予め設定されている基準電圧と比較して、直流漏電が発生しているか否かを判定する回路である。検出対象である、負荷と直流電源を接続するための導体は、コアに形成された穴を貫通するように配置されている。 The high frequency output circuit is a circuit that outputs a high frequency current. The high frequency output circuit is connected to the coil. The current limiting circuit is a circuit that limits the current flowing through the coil. The current limiting circuit is connected between the high frequency output circuit and the coil. The rectifier circuit is a circuit that rectifies the voltage induced in the coil and converts it into a DC voltage. The rectifier circuit is connected to the coil. The comparison circuit compares the output voltage of the rectifier circuit with a preset reference voltage, and determines whether or not a DC leakage has occurred. A conductor for connecting a load and a DC power source, which is a detection target, is disposed so as to penetrate a hole formed in the core.
直流漏電が発生すると、負荷と直流電源を接続するために導線に流れる電流が不平衡になり、コアが磁化される。その結果、コイルに誘起される電圧が変化して直流漏電を検出することができる。 When a DC leakage occurs, the current flowing through the conducting wire becomes unbalanced to connect the load and the DC power source, and the core is magnetized. As a result, the voltage induced in the coil changes to detect DC leakage.
前述した直流漏電検出装置では、直流漏電を検出するために、コイルの巻回されたコア、高周波出力回路、電流制限回路、整流回路及び比較回路を別途設けなければならない。そのため、体格が大きくなるとともに、コストが上昇してしまうという問題があった。 In the above-described DC leakage detection device, in order to detect DC leakage, a coil-wrapped core, a high-frequency output circuit, a current limiting circuit, a rectifier circuit, and a comparison circuit must be provided separately. For this reason, there is a problem that the physique becomes large and the cost increases.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で直流漏電を検出することができる直流漏電検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a DC leakage detection device capable of detecting a DC leakage with a simple configuration.
上記課題を解決するためになされた本発明は、交流電源に接続される電子装置の直流漏電を検出する直流漏電検出装置において、交流電源から出力される交流電流の1周期中における正極性である期間の割合、又は、交流電流の1周期中における負極性である期間の割合を示す極性比率を検出する極性比率検出手段と、極性比率検出手段の検出した極性比率に基づいて直流漏電が発生しているか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴とする。 The present invention made to solve the above problems is positive in one cycle of the alternating current output from the alternating current power supply in the direct current leakage detecting device that detects the direct current leakage of the electronic device connected to the alternating current power supply. DC leakage occurs based on the polarity ratio detection means that detects the ratio of the period or the polarity ratio that indicates the ratio of the negative polarity period in one cycle of the alternating current, and the polarity ratio detected by the polarity ratio detection means. And determining means for determining whether or not it is present.
交流電源に接続される電子装置において、直流漏電が発生していない場合、交流電源から出力される交流電流の1周期中における正極性である期間の割合を示す極性比率、及び、交流電流の1周期中における負極性である期間の割合を示す極性比率は、それぞれ50%である。しかし、交流電源と電子装置の間で直流漏電が発生すると、漏電電流による電圧降下によって交流電流がオフセットし、極性比率が変化する。そのため、極性比率に基づいて直流漏電を検出することができる。しかも、極性比率は、交流電流を検出することによって求めることができる。従来のように、コイルの巻回されたコア、高周波出力回路、電流制限回路、整流回路及び比較回路を別途設ける必要もない。従って、簡素な構成で直流漏電を検出することができる。 In the electronic device connected to the AC power supply, when no DC leakage occurs, the polarity ratio indicating the ratio of the positive polarity period in one cycle of the AC current output from the AC power supply, and 1 of the AC current The polarity ratios indicating the ratio of the negative polarity period in the cycle are 50%, respectively. However, when a DC leakage occurs between the AC power supply and the electronic device, the AC current is offset due to a voltage drop due to the leakage current, and the polarity ratio changes. Therefore, DC leakage can be detected based on the polarity ratio. Moreover, the polarity ratio can be obtained by detecting an alternating current. There is no need to separately provide a coil-wrapped core, a high-frequency output circuit, a current limiting circuit, a rectifier circuit, and a comparison circuit as in the prior art. Therefore, it is possible to detect DC leakage with a simple configuration.
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る直流漏電検出装置を、電気自動車やハイブリッド車に搭載された車載バッテリに電力を供給する給電装置に適用した例を示す。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. In the present embodiment, an example in which the DC leakage detection device according to the present invention is applied to a power supply device that supplies power to an in-vehicle battery mounted in an electric vehicle or a hybrid vehicle will be described.
(第1実施形態)
まず、図1を参照して第1実施形態の給電装置の構成について説明する。
(First embodiment)
First, the configuration of the power supply apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図1に示す給電装置1は、車両外部の商用交流電源AC1(交流電源)の出力する交流を直流に変換して車載バッテリB1に供給し、車載バッテリB1を充電する装置である。給電装置1は、変換装置10(電子装置)と、制御装置11(直流漏電検出装置)とを備えている。 A power supply device 1 shown in FIG. 1 is a device that converts an alternating current output from a commercial alternating current power supply AC1 (alternating current power supply) outside the vehicle into a direct current, supplies the direct current to the onboard battery B1, and charges the onboard battery B1. The power feeding device 1 includes a conversion device 10 (electronic device) and a control device 11 (DC leakage detection device).
変換装置10は、車両に搭載され、商用交流電源AC1の出力する交流を直流に変換して車載バッテリB1に供給するための装置である。変換装置10は、力率改善回路100と、整流回路と101と、コンバータ回路102とを備えている。
The
力率改善回路100は、商用交流電源AC1から整流回路101に供給される交流の力率を1に近づけるための回路である。力率改善回路100は、リアクトル(図略)及びスイッチング素子(図略)からなる周知の回路である。力率改善回路100の一方の入力端子は商用交流電源AC1の一端に、他方の入力端子は商用交流電源AC1の他端にそれぞれ接続されている。また、一方及び他方の出力端子は、整流回路101にそれぞれ接続されている。さらに、制御端子は制御装置11に接続されている。
The power
整流回路101は、力率改善回路100を介して商用交流電源AC1から供給される交流を整流して直流に変換し、コンバータ回路102に供給する回路である。整流回路101は、ダイオード101a〜101dを備えている。ダイオード101a、101b及びダイオード101c、101dはそれぞれ直列接続されている。具体的には、ダイオード101a、101cのアノードがダイオード101b、101dのカソードにそれぞれ接続されている。ダイオード101a、101bの直列接続点は力率改善回路100の一方の出力端子に、ダイオード101c、101dの直列接続点は力率改善回路100の他方の出力端子にそれぞれ接続されている。また、ダイオード101a、101cのカソード及びダイオード101b、101dのアノードは、コンバータ回路102にそれぞれ接続されている。
The
コンバータ回路102は、整流回路101から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して車載バッテリB1に供給する回路である。具体的には、周知の昇降圧コンバータ回路である。コンバータ回路102は、コンデンサ102aと、リアクトル102bと、IGBT102c、102dと、コンデンサ102eとを備えている。
The
コンデンサ102aは、整流回路101から供給される直流を平滑化するための素子である。コンデンサ102aの一端はダイオード101a、101cのカソードに、他端はダイオード101b、101dのアノードにそれぞれ接続されている。
The
リアクトル102bは、エネルギーを蓄積、又は、蓄積したエネルギーを放出するための素子である。リアクトル102bの一端はコンデンサ102aの一端に、他端はIGBT102c、102dにそれぞれ接続されている。
The
IGBT102c、102dは、スイッチングすることで、リアクトル102bにエネルギーを蓄積、又は、蓄積したエネルギーをリアクトルから放出させるための素子である。IGBT102c、102dのコレクタとエミッタの間には、フリーホイールダイオードが逆並列接続されている。IGBT102cのコレクタはリアクトル102bの他端に、エミッタはコンデンサ102aの他端にそれぞれ接続されている。また、IGBT102dのエミッタはリアクトル102bの他端に、コレクタは車載バッテリB1の正極端子にそれぞれ接続されている。さらに、IGBT102c、102dのゲートは制御装置11にそれぞれ接続されている。
The
コンデンサ102eは、IGBT102dを介して供給される直流を平滑化するための素子である。コンデンサ102eの一端はIGBT102dのコレクタに、他端はIGBT102cのエミッタにそれぞれ接続されている。また、コンデンサ102eの一端は車載バッテリB1の正極端子に、他端は車載バッテリB1の負極端子にそれぞれ接続されている。
The
制御装置11は、車両に搭載され、変換装置10を制御するための装置である。また、商用交流電源AC1に接続される変換装置10の直流漏電を検出する装置でもある。制御装置11は、極性比率検出部110(極性比率検出手段)と、判定部111(判定手段)と、駆動信号生成部112と、駆動回路113、114とを備えている。ここで、判定部111及び駆動信号生成部112は、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。
The
極性比率検出部110は、商用交流電源AC1から出力される正弦波状の交流電流の1周期中における正極性である期間の割合、及び、正弦波状の交流電流の1周期中における負極性である期間の割合を示す極性比率を検出するブロックである。具体的には、交流電流の1周期中における正極性である期間の割合である正極側極性比率、及び、交流電流の1周期中における負極性である期間の割合を示す負極側極性比率を検出するブロックである。極性比率検出部110は、カレントトランス110a、110b(ゼロクロス点検出手段)と、極性比率算出部110cとを備えている。極性比率算出部110cは、判定部111及び駆動信号生成部112と同様に、マイクロコンピュータとプログラムによって構成されている。
The polarity
カレントトランス110aは、商用交流電源AC1から出力される交流電流が負極性から正極性に切替わるゼロクロス点を検出するための素子である。具体的には、1次巻線に微小電流が流れることで磁気飽和し、2次巻線からパルス状の電圧を出力する素子である。カレントトランス110aの1次巻線は、商用交流電源AC1の一端と力率改善回路100の一方の入力端子の間に接続されている。また、2次巻線は極性比率算出部110cに接続されている。
The
カレントトランス110bは、商用交流電源AC1から出力される交流電流が正極性から負極性に切替わるゼロクロス点を検出するための素子である。具体的には、1次巻線に微小電流が流れることで磁気飽和し、2次巻線からパルス状の電圧を出力する素子である。カレントトランス110bの1次巻線は、商用交流電源AC1の他端と力率改善回路100の他方の入力端子の間に接続されている。また、2次巻線は極性比率算出部110cに接続されている。
The
極性比率算出部110cは、カレントトランス110a、110bの検出したゼロクロス点に基づいて極性比率を算出し、データとして出力するブロックである。具体的には、カレントトランス110a、110bの2次巻線から出力されるパルス状の電圧に基づいて、商用交流電源AC1から出力される交流電流の1周期中における正極性である期間の割合、及び、交流電流の1周期中における負極性である期間の割合を示す極性比率を算出し、データとして出力するブロックである。より具体的には、正極側極性比率及び負極側極性比率を算出し、データとして出力するブロックである。極性比率算出部110cは、カレントトランス110a、110bの2次巻線にそれぞれ接続されている。また、判定部111に接続されている。
The polarity
判定部111は、極性比率検出部110から出力される極性比率と、予め設定されている正極側判定基準比率又は負極側判定基準比率に基づいて直流漏電が発生しているか否かを判定し、直流漏電が発生していると判定したときには、異常信号を出力してその旨を報知するブロックである。具体的には、極性比率算出部110cの算出した正極側極性比率が正極側判定基準比率以上であるとき、又は、負極側極性比率が正極側判定基準比率より小さい負極側判定基準比率以下であるとき、直流漏電が発生していると判定するブロックである。判定部111は極性比率算出部110cに接続されている。また、駆動信号生成部112に接続されている。
The
ところで、直流漏電が発生していない場合、正極側極性比率及び負極側極性比率はそれぞれ50%である。しかし、商用交流電源AC1と力率改善回路100の間で直流漏電が発生すると、漏電電流による電圧降下によって交流電流が正極側にオフセットする。正極側判定基準比率及び負極側判定基準比率は、直流漏電によって流れる電流が人体に流れる電流として許容される大きさの電流である場合における、正極側極性比率及び負極側極性比率に基づいて設定されている。例えば、正極側判定基準比率は50%より大きい70%に、負極側判定基準比率は50%より小さい30%にそれぞれ設定されている。
By the way, when the DC leakage does not occur, the positive polarity ratio and the negative polarity ratio are 50%, respectively. However, when a DC leakage occurs between the commercial AC power supply AC1 and the power
駆動信号生成部112は、外部から入力される指令に基づいて変換装置10を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。具体的には、力率改善回路100及びコンバータ回路102を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。しかし、駆動信号生成部112は、判定部111が異常信号を出力すると駆動信号の出力を停止する。駆動信号生成部112は判定部111に接続されている。また、駆動回路113、114に接続されている。
The drive
駆動回路113は、駆動信号生成部112から出力される駆動信号に基づいて力率改善回路100を駆動する回路である。駆動回路113は駆動信号生成部112に接続されている。また、力率改善回路100の制御端子に接続されている。
The
駆動回路114は、駆動信号生成部112から出力される駆動信号に基づいてコンバータ回路102を駆動する回路である。具体的には、IGBT102c、102dをスイッチングする回路である。駆動回路114は駆動信号生成部112に接続されている。また、IGBT102c、102dのゲートにそれぞれ接続されている。
The
次に、図1〜図3を参照して第1実施形態の給電装置の動作について説明する。なお、コンバータ回路102は周知の昇降圧コンバータ回路であるため、IGBTの詳細な動作については説明を省略する。
Next, the operation of the power supply apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. Since
図1に示す駆動信号生成部112は、外部から入力される指令に基づいて変換装置10を駆動するための駆動信号を生成し出力する。
The
駆動回路113は、駆動信号生成部112から出力される駆動信号に基づいて力率改善回路100を駆動する。その結果、商用交流電源AC1から整流回路101に供給される交流の力率が1に近づくようになる。整流回路101は、力率改善回路100を介して商用交流電源AC1から供給される交流を整流して直流に変換し、コンバータ回路102に供給する。
The
駆動回路114は、駆動信号生成部112から出力される駆動信号に基づいてコンバータ回路102を駆動する。コンバータ回路102は、整流回路101から供給される直流を昇降圧し、電圧の異なる直流に変換して車載バッテリB1に供給する。これにより、車両外部の商用交流電源AC1の出力する交流を直流に変換して車載バッテリB1に供給し、車載バッテリB1を充電することができる。
The
一方、カレントトランス110aは、図2に示すように、商用交流電源AC1から出力される交流電流が負極性から正極性に切替わるタイミングで2次巻線からパルス状の電圧を出力する。カレントトランス110bは、商用交流電源AC1から出力される交流電流が正極性から負極性に切替わるタイミングで2次巻線からパルス状の電圧を出力する。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
図1に示す極性比率算出部110cは、カレントトランス110a、110bの2次巻線から出力されるパルス状の電圧に基づいて、正極側極性比率及び負極側極性比率を算出し、データとして出力する。
The polarity
ところで、直流漏電が発生していない場合、図2に示すように、正極側極性比率及び負極側極性比率はそれぞれ50%である。しかし、商用交流電源AC1と力率改善回路100の間で直流漏電が発生すると、図3に示すように、漏電電流による電圧降下によって交流電流が正極側にオフセットする。
By the way, when the DC leakage does not occur, the positive polarity ratio and the negative polarity ratio are 50% as shown in FIG. However, when a DC leakage occurs between the commercial AC power supply AC1 and the power
図1に示す判定部111は、図3に示すように、極性比率算出部110cの算出した正極側極性比率が正極側判定基準比率70%以上であるとき、又は、負極側極性比率が負極側判定基準比率30%以下であるとき、商用交流電源AC1と力率改善回路100の間で直流漏電が発生していると判定する。そして、直流漏電が発生していると判定したときには、異常信号を出力してその旨を報知する。
As shown in FIG. 3, the
図1に示す駆動信号生成部112は、判定部111が異常信号を出力すると、駆動信号の出力を停止する。その結果、変換装置10が動作を停止する。
The drive
次に、第1実施形態の効果について説明する。 Next, effects of the first embodiment will be described.
第1実施形態によれば、制御装置11は、極性比率検出部110と、判定部111とを備えている。極性比率検出部110は、正極側極性比率及び負極側極性比率を検出する。判定部111は、極性比率検出部110から出力される極性比率に基づいて直流漏電が発生しているか否かを判定する。
According to the first embodiment, the
直流漏電が発生していない場合、図2に示すように、正極側極性比率及び負極側極性比率はそれぞれ50%である。しかし、商用交流電源AC1と力率改善回路100の間で直流漏電が発生すると、図3に示すように、漏電電流による電圧降下によって交流電流が正極側にオフセットし、極性比率が変化する。そのため、極性比率に基づいて直流漏電を検出することができる。しかも、極性比率は交流電流を検出することによって求めることができる。従来のように、コイルの巻回されたコア、高周波出力回路、電流制限回路、整流回路及び比較回路を別途設ける必要もない。従って、簡素な構成で直流漏電を検出することができる。
When no DC leakage occurs, the positive polarity ratio and the negative polarity ratio are 50%, respectively, as shown in FIG. However, when a DC leakage occurs between the commercial AC power supply AC1 and the power
第1実施形態によれば、判定部111は、極性比率算出部110cの算出した正極側極性比率が正極側判定基準比率以上であるとき、又は、負極側極性比率が正極側判定基準比率より小さい負極側判定基準比率以下であるとき、直流漏電が発生していると判定する。そのため、直流漏電が発生しているか否かを確実に検出することができる。
According to the first embodiment, the
第1実施形態によれば、正極側判定基準比率は50%より大きい値に、負極側判定基準比率は50%より小さい値にそれぞれ設定されている。そのため、直流漏電が発生しているか否かをより確実に判定することができる。 According to the first embodiment, the positive determination criterion ratio is set to a value greater than 50%, and the negative determination criterion ratio is set to a value smaller than 50%. Therefore, it can be determined more reliably whether or not a DC leakage has occurred.
第1実施形態によれば、正極側判定基準比率及び負極側判定基準比率は、直流漏電によって流れる電流が人体に流れる電流として許容される大きさの電流である場合における、正極側極性比率及び負極側極性比率に基づいて設定されている。そのため、直流漏電によって流れる電流が人体に悪影響を与える大きさとなる前に、直流漏電が発生しているか否かを判定することができる。従って、直流漏電から人体を保護することができる。 According to the first embodiment, the positive-side determination reference ratio and the negative-side determination reference ratio are the positive-polarity ratio and the negative-electrode ratio when the current flowing through the DC leakage is a current that is allowed as the current flowing through the human body. It is set based on the side polarity ratio. For this reason, it is possible to determine whether or not a DC leakage has occurred before the current flowing due to the DC leakage has a magnitude that adversely affects the human body. Therefore, the human body can be protected from direct current leakage.
第1実施形態によれば、極性比率検出部110は、カレントトランス110a、110bと、極性比率算出部110cとを備えている。カレントトランス110a、110bは交流電流のゼロクロス点を検出する。極性比率算出部110cは、カレントトランス110a、110bの検出したゼロクロス点に基づいて極性比率を算出し、データとして出力する。そのため、極性比率を確実に検出することができる。
According to the first embodiment, the polarity
第1実施形態によれば、判定部111は、直流漏電が発生していると判定したときには、異常信号を出力してその旨を報知する。そのため、漏電の発生を確実に知らせることができる。
According to the first embodiment, when the
なお、第1実施形態では、極性比率算出部110cが正極側極性比率及び負極側極性比率を算出し、判定部111が、正極側極性比率が正極側判定基準比率以上であるとき、又は、負極側極性比率が負極側判定基準比率以下であるとき、直流漏電が発生していると判定する例を挙げているが、これに限られるものではない。極性比率算出部110cが正極側極性比率だけを算出し、判定部111が、正極側極性比率が正極側判定基準比率以上であるときに、直流漏電が発生していると判定するようにしてもよい。また、極性比率算出部110cが負極側極性比率だけを算出し、判定部111が、負極側極性比率が負極側判定基準比率以下であるときに、直流漏電が発生していると判定するようにしてもよい。
In the first embodiment, the polarity
また、第1実施形態では、カレントトランス110a、110bの1次巻線が商用交流電源AC1と力率改善回路100の間に接続されている例を挙げているが、これに限られるものではない。図4に示すように、カレントトランス110a、110bの1次巻線が力率改善回路100と整流回路101の間に接続されていてもよい。この場合も同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the primary windings of the
さらに、第1実施形態では、コンバータ回路102が、IGBT102c、102dによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。MOFETによって構成されていてもよい。フリーホイールダイオードの逆並列接続されたスイッチング素子によって構成されていればよい。
Further, in the first embodiment, the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の給電装置について説明する。第2実施形態の給電装置は、第1実施形態の給電装置が商用交流電源から直接交流を供給されるのに対して、商用交流電源から非接触で交流を供給されるようにしたものである。また、第1実施形態の給電装置が商用交流電源から車載バッテリに電力供給するのに対して、車載バッテリから商用交流電源にも電力供給できるようにしたものである。
(Second Embodiment)
Next, the power supply apparatus of 2nd Embodiment is demonstrated. The power supply apparatus according to the second embodiment is configured such that AC is directly supplied from the commercial AC power supply, while AC is directly supplied from the commercial AC power supply. . In addition, the power supply apparatus according to the first embodiment supplies power from the commercial AC power source to the in-vehicle battery, but can also supply power from the in-vehicle battery to the commercial AC power source.
まず、図5を参照して第2実施形態の給電装置の構成について説明する。 First, the configuration of the power supply apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
図5に示す給電装置2は、車両外部の商用交流電源AC2(交流電源)から非接触で供給される交流を直流に変換して車載バッテリB2に供給し、車載バッテリB2を充電する装置である。また、車載バッテリB2から供給される直流を交流に変換して非接触で商用交流電源AC2に供給する装置でもある。商用交流電源AC2と給電装置2の間には、非接触で電力供給するために、変換装置CNV(交流電源)と、コイルW1、W2(交流電源)が設けられている。 A power feeding device 2 shown in FIG. 5 is a device that converts AC supplied in a non-contact manner from a commercial AC power supply AC2 (AC power supply) outside the vehicle into DC and supplies it to the in-vehicle battery B2 to charge the in-vehicle battery B2. . Moreover, it is also a device that converts the direct current supplied from the in-vehicle battery B2 into alternating current and supplies it to the commercial AC power supply AC2 in a non-contact manner. Between the commercial AC power supply AC2 and the power feeding device 2, a converter CNV (AC power supply) and coils W1 and W2 (AC power supply) are provided to supply power in a non-contact manner.
変換装置CNVは、商用交流電源AC2から供給される交流を、力率を1に近づけた状態で、周波数の異なる交流、具体的には、商用交流電源AC2の交流周波数より高周波数の交流に変換してコイルW1に供給する装置である。また、コイルW1から供給される交流を、力率を1に近づけた状態で、周波数の異なる交流、具体的には、商用交流電源AC2の交流周波数と同一周波数の交流に変換して商用交流電源AC2に供給する装置でもある。変換装置CNVは、車両外部に設置され、商用交流電源AC2及びコイルW1にそれぞれ接続されている。 The converter CNV converts AC supplied from the commercial AC power supply AC2 into AC having a different frequency, specifically, higher frequency than the AC frequency of the commercial AC power supply AC2, with the power factor approaching 1. And supplying the coil W1. Further, the alternating current supplied from the coil W1 is converted into an alternating current having a different frequency, specifically, an alternating current having the same frequency as the alternating frequency of the commercial alternating current power supply AC2 with the power factor approaching 1, and the commercial alternating current power supply. It is also a device that supplies AC2. Conversion device CNV is installed outside the vehicle and is connected to commercial AC power supply AC2 and coil W1.
コイルW1は、変換装置CNVから交流が供給されることで交番磁束を発生する素子である。また、コイルW2の発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する素子でもある。コイルW1は、駐車スペースの地表面の所定位置に設置され、変換装置CNVに接続されている。 The coil W1 is an element that generates an alternating magnetic flux when AC is supplied from the converter CNV. It is also an element that generates alternating current by electromagnetic induction by interlinking with the alternating magnetic flux generated by the coil W2. Coil W1 is installed in the predetermined position on the ground surface of a parking space, and is connected to converter CNV.
コイルW2は、コイルW1の発生した交番磁束が鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する素子である。また、給電装置2から交流が供給されることで交番磁束を発生する素子でもある。コイルW2は、駐車スペースに車両を駐車したときに、上下方向に間隔をあけてコイルW1と対向して配置されよう、車両の底部に設置され、給電装置2に接続されている。 The coil W2 is an element that generates alternating current by electromagnetic induction when the alternating magnetic flux generated by the coil W1 is linked. Further, it is an element that generates an alternating magnetic flux when AC is supplied from the power feeding device 2. The coil W <b> 2 is installed at the bottom of the vehicle and connected to the power supply device 2 so as to be arranged facing the coil W <b> 1 with a space in the vertical direction when the vehicle is parked in the parking space.
給電装置2は、変換装置20(電子装置)と、制御装置21(直流漏電検出装置)とを備えている。 The power feeding device 2 includes a conversion device 20 (electronic device) and a control device 21 (DC leakage detection device).
変換装置20は、車両に搭載され、変換装置CNV及びコイルW1、W2を介して商用交流電源AC2から非接触で供給される交流を直流に変換し、車載バッテリB2に供給するための装置である。また、車載バッテリB2から供給される直流を交流に変換し、コイルW2、W1及び変換装置CNVを介して非接触で商用交流電源AC2に供給する装置でもある。変換装置20は、整流回路と201と、コンバータ回路202とを備えている。しかし、第1実施形態の力率改善回路100に相当する回路を備えていない。
The
整流回路201は、変換装置CNV及びコイルW1、W2を介して商用交流電源AC2から非接触で供給される交流を整流して直流に変換し、コンバータ回路202に供給する回路である。また、コンバータ回路202から供給される直流を交流に変換し、コイルW2、W1及び変換装置CNVを介して非接触で商用交流電源AC2に供給する回路でもある。整流回路201は、IGBT201a〜201dを備えている。IGBT202c、202dのコレクタとエミッタの間には、フリーホイールダイオードが逆並列接続されている。整流回路201は、第1実施形態の整流回路101のダイオード101a〜101dを、フリーホイールダイオードを有するIGBT201a〜201dに置き換えたものである。整流回路201は、IGBT201a〜201dをオフした状態で、フリーホイールダイオードによって商用交流電源AC2から非接触で供給される交流を整流して直流に変換してコンバータ回路202に供給する。また、IGBT201a〜201dをスイッチングさせることによって、コンバータ回路202から供給される直流を交流に変換してコイルW2に供給する。IGBT201a、201bの直列接続点はコイルW2の一端に、IGBT201c、201dの直列接続点はコイルW2の他端にそれぞれ接続されている。
The
コンバータ回路202は、整流回路201から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して車載バッテリB2に供給する回路である。また、車載バッテリB2のから供給される直流を電圧の異なる直流に変換して整流回路201に供給する回路でもある。具体的には、周知の双方向昇降圧コンバータ回路である。コンバータ回路202は、コンデンサ202aと、リアクトル202bと、IGBT202c、202dと、コンデンサ202eとを備えている。コンバータ回路202は、第1実施形態のコンバータ回路102と同一構成である。コンバータ回路202は、IGBT202c、202dのスイッチングの仕方によって、車載バッテリB2の出力する直流を電圧の異なる直流に変換して整流回路201に供給することができる。
The
制御装置21は、車両に搭載され、変換装置20を制御するための装置である。また、コイルW2に接続される変換装置20の直流漏電を検出する装置でもある。制御装置21は、極性比率検出部210(極性比率検出手段)と、判定部211(判定手段)と、駆動信号生成部212と、駆動回路214、215とを備えている。
The
極性比率検出部210は、コイルW2から出力される正弦波状の交流電流の正極側極性比率及び負極側極性比率を検出するブロックである。また、整流回路201から出力される正弦波状の交流電流の正極側極性比率及び負極側極性比率を検出するブロックでもある。極性比率検出部210は、カレントトランス210a、210b(ゼロクロス検出手段)と、極性比率算出部210cとを備えている。カレントトランス210aの1次巻線は、コイルW2の一端とIGBT201a、201bの直列接続点の間に接続されている。カレントトランス210bの1次巻線は、コイルW2の他端とIGBT201c、201dの直列接続点の間に接続されている。それ以外は、第1実施形態の極性比率検出部110と同一構成である。
The polarity
判定部211は、第1実施形態の判定部111と同一構成である。
The
駆動信号生成部212は、外部から入力される指令に基づいて整流回路201及びコンバータ回路202を駆動するための駆動信号を生成し出力するブロックである。しかし、駆動信号生成部212は、判定部211が異常信号を出力すると、駆動信号の出力を停止する。駆動信号生成部212は、判定部211に接続されている。また、駆動回路214、215にそれぞれ接続されている。
The drive
駆動回路214は、第1実施形態の駆動回路114と同一構成である。
駆動回路215は、駆動信号生成部212から出力される駆動信号に基づいて整流回路201を駆動する回路である。駆動回路215は、駆動信号生成部212に接続されている。また、IGBT201a〜201dのゲートにそれぞれ接続されている。
The drive circuit 214 has the same configuration as the
The drive circuit 215 is a circuit that drives the
次に、図5を参照して第2実施形態の給電装置の動作について説明する。 Next, the operation of the power supply apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
駐車スペースに車両を駐車すると、図5に示すコイルW1とコイルW2が上下方向に対向する。 When the vehicle is parked in the parking space, the coil W1 and the coil W2 shown in FIG. 5 face each other in the vertical direction.
商用交流電源AC2から車載バッテリB2に電力供給する場合、変換装置CNVは、商用交流電源AC2から供給される交流を周波数の異なる交流に変換してコイルW1に供給する。コイルW1は、変換装置CNVから交流が供給されることで交番磁束を発生する。コイルW2は、コイルW1の発生した交番磁束が鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する。 When power is supplied from the commercial AC power supply AC2 to the vehicle-mounted battery B2, the converter CNV converts the AC supplied from the commercial AC power supply AC2 into an AC having a different frequency and supplies the AC to the coil W1. The coil W1 generates alternating magnetic flux when AC is supplied from the converter CNV. The coil W2 generates an alternating current by electromagnetic induction when the alternating magnetic flux generated by the coil W1 is linked.
駆動信号生成部212は、外部から入力される指令に基づいて整流回路201及びコンバータ回路202を駆動するための駆動信号を生成し出力する。
The drive
駆動回路215は、駆動信号生成部212から出力される駆動信号に基づいて整流回路201を駆動する。整流回路201は、IGBT201a〜201dをオフした状態でフリーホイールダイオードによって、商用交流電源AC2から非接触で供給される交流を整流して直流に変換してコンバータ回路202に供給する。
The drive circuit 215 drives the
駆動回路214は、駆動信号生成部212から出力される駆動信号に基づいてコンバータ回路202を駆動する。コンバータ回路202は、整流回路201から供給される直流を昇降圧し、電圧の異なる直流に変換して車載バッテリB2に供給する。これにより、車両外部の商用交流電源AC2から非接触で供給される交流を直流に変換して車載バッテリB2に供給し、車載バッテリB2を充電することができる。
The drive circuit 214 drives the
一方、カレントトランス210aは、コイルW2から出力される交流電流が負極性から正極性に切替わるタイミングで2次巻線からパルス状の電圧を出力する。カレントトランス210bは、コイルW2から出力される交流電流が正極性から負極性に切替わるタイミングで2次巻線からパルス状の電圧を出力する。
On the other hand, the
極性比率算出部210cは、カレントトランス210a、210bの2次巻線から出力されるパルス状の電圧に基づいて正極側極性比率及び負極側極性比率を算出し、データとして出力する。
The
判定部211は、極性比率算出部210cの算出した正極側極性比率が正極側判定基準比率以上であるとき、又は、負極側極性比率が負極側判定基準比率以下であるとき、コイルW2と整流回路201の間で直流漏電が発生していると判定する。そして、直流漏電が発生していると判定したときには、異常信号を出力してその旨を報知する。
When the positive polarity ratio calculated by the polarity
駆動信号生成部212は、判定部211が異常信号を出力すると、駆動信号の出力を停止する。その結果、変換装置20が動作を停止する。
When the
逆に、車載バッテリB2から商用交流電源AC2に電力供給する場合、駆動信号生成部212は、外部から入力される指令に基づいて整流回路201及びコンバータ回路202を駆動するための駆動信号を生成し出力する。
Conversely, when power is supplied from the in-vehicle battery B2 to the commercial AC power supply AC2, the
駆動回路214は、駆動信号生成部212から出力される駆動信号に基づいてコンバータ回路202を駆動する。コンバータ回路202は、車載バッテリB2の出力する直流を電圧の異なる直流に変換して整流回路201に供給する。
The drive circuit 214 drives the
駆動回路215は、駆動信号生成部212から出力される駆動信号に基づいて整流回路201を駆動する。整流回路201は、IGBT201a〜201dをスイッチングさせることによって、コンバータ回路202から供給される直流を交流に変換してコイルW2に供給する。
The drive circuit 215 drives the
コイルW2は、整流回路201から交流が供給されることで交番磁束を発生する。コイルW1は、コイルW2の発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する。変換装置CNVは、コイルW1から供給される交流を周波数の異なる交流に変換して商用交流電源AC2に供給する。これにより、車載バッテリB2から供給される直流を交流に変換して、非接触で商用交流電源AC2に供給することができる。
The coil W <b> 2 generates an alternating magnetic flux when AC is supplied from the
一方、カレントトランス210aは、整流回路201から出力される交流電流が負極性から正極性に切替わるタイミングで2次巻線からパルス状の電圧を出力する。カレントトランス210bは、整流回路201から出力される交流電流が正極性から負極性に切替わるタイミングで2次巻線からパルス状の電圧を出力する。
On the other hand, the
極性比率算出部210cは、カレントトランス210a、210bの2次巻線から出力されるパルス状の電圧に基づいて正極側極性比率及び負極側極性比率を算出し、データとして出力する。
The
判定部211は、極性比率算出部210cの算出した正極側極性比率が正極側判定基準比率以上であるとき、又は、負極側極性比率が負極側判定基準比率以下であるとき、整流回路201とコイルW2の間で直流漏電が発生していると判定する。そして、直流漏電が発生していると判定したときには、異常信号を出力してその旨を報知する。
When the positive polarity side polarity ratio calculated by the polarity
駆動信号生成部212は、判定部211が異常信号を出力すると、駆動信号の出力を停止する。その結果、変換装置20が動作を停止する。
When the
次に、第2実施形態の効果について説明する。第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Next, effects of the second embodiment will be described. According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、第2実施形態では、整流回路201が、IGBT201a〜201dによって、コンバータ回路202が、IGBT202c、202dによってそれぞれ構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。MOFETによって構成されていてもよい。フリーホイールダイオードの逆並列接続されたスイッチング素子によって構成されていればよい。
In the second embodiment, an example is described in which the
1・・・給電装置、10・・・変換装置(電子装置)、100・・・力率改善回路、101・・・整流回路、102・・・コンバータ回路、11・・・制御装置(直流漏電検出装置)、110・・・極性比率検出部(極性比率検出手段)、110a、110b・・・カレントトランス(ゼロクロス点検出手段)、110c・・・極性比率算出部、111・・・判定部(判定手段)、112・・・駆動信号生成部、113、114・・・駆動回路、AC1・・・商用交流電源(交流電源)、B1・・・車載バッテリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power feeding device, 10 ... Conversion device (electronic device), 100 ... Power factor improvement circuit, 101 ... Rectifier circuit, 102 ... Converter circuit, 11 ... Control device (DC leakage) Detecting device), 110... Polarity ratio detecting unit (polarity ratio detecting means), 110a, 110b... Current transformer (zero cross point detecting means), 110c. Determination means), 112... Drive signal generation unit, 113, 114... Drive circuit, AC1... Commercial AC power supply (AC power supply), B1.
Claims (6)
前記交流電源から出力される交流電流の1周期中における正極性である期間の割合、又は、交流電流の1周期中における負極性である期間の割合を示す極性比率を検出する極性比率検出手段(110)と、
前記極性比率検出手段の検出した極性比率に基づいて直流漏電が発生しているか否かを判定する判定手段(111)と、
を有することを特徴とする直流漏電検出装置。 In a DC leakage detection device that detects a DC leakage of an electronic device connected to an AC power supply,
Polarity ratio detection means for detecting a ratio of a positive polarity period in one cycle of the alternating current output from the alternating current power supply or a polarity ratio indicating a ratio of a negative polarity period in one cycle of the alternating current ( 110)
Determining means (111) for determining whether or not a DC leakage has occurred based on the polarity ratio detected by the polarity ratio detecting means;
A direct current leakage detection device comprising:
前記負極側判定基準比率は、50%より小さい値であることを特徴とする請求項2に記載の直流漏電検出装置。 The positive electrode side determination reference ratio is a value greater than 50%,
The DC leakage detection device according to claim 2, wherein the negative-side determination criterion ratio is a value smaller than 50%.
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JP2022503711A (en) * | 2018-09-13 | 2022-01-12 | メタ システム エス.ピー.エー. | A system for checking the electrical insulation of converters for electric vehicles |
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- 2013-04-18 JP JP2013087606A patent/JP2014211357A/en active Pending
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