JP2016205866A - 漏電検出装置 - Google Patents

Abstract

【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、かつ消磁効果を得る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、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を制御する。制御部１６は、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保持する。制御部１６は、漏電を検出すると、非接続状態となるようにリレーを制御し、非接続状態で所定時間、消磁を行うように励磁回路１４を制御する。【選択図】図１

Description

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。

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。

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。

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。

また、通常、漏電検出装置では、励磁コアに磁気が残留してしまう（着磁）。この磁気が残ったままでは、漏電検出に誤差が生じてしまうので、この磁気を取り除く必要がある（消磁）。そこで、特許文献１では、励磁電圧の振幅を変化、つまり所定の周波数の振幅を変化させることで、消磁を行っている。

これにより、特許文献１では、オフセット値による補正を行うことで、漏電検出の精度を高め、かつ消磁効果を得ることができる。

特許４１１８２５９号公報

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。

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、かつ消磁効果を得ることができる漏電検出装置を提供することにある。

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前記励磁コイルに流れる励磁電流を生成する励磁回路と、前記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し、前記制御部は、さらに、前記漏電を検出すると、前記非接続状態となるように前記リレーを制御し、前記非接続状態で所定時間、前記磁性体コアに対して消磁を行うように前記励磁回路を制御することを特徴とする。

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、かつ消磁効果を得ることができる。

実施形態１の漏電検出装置の構成を説明する図である。 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。 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４Ａは、第１の周波数を用いた場合の磁束密度Ｂと磁界Ｈとの特性を示すＢ−Ｈ曲線であり、図４Ｂは、第２の周波数を用いた場合のＢ−Ｈ曲線である。 実施形態２の漏電検出装置の構成を説明する図である。 実施形態３の漏電検出装置の構成を説明する図である。 図７Ａは検出電圧の変化を表し、図７Ｂは第１の駆動回路１００で出力される励磁電圧の変化を表し、図７Ｃは第２の駆動回路１０１で出力される励磁電圧の変化を表す図である。

（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。

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。

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。

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。漏電検出装置１０は、さらに、漏電の検出処理の際に後述する磁性体コア１２に残留した磁気を消磁する機能も有している。漏電検出装置１０は消磁を行うことで、漏電検出の精度を向上させ、かつ消磁効果を得ることができる。

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。

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。

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。

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。本実施形態では、励磁回路１４は、漏電の検出処理が行われている間は、第１の周波数で発振される第１の励磁クロックを生成し、漏電が検出されると、第２の所定時間、第１の周波数よりも低い第２の周波数で発振される第２の励磁クロックを生成する。なお、第１の周波数の振幅と第２の周波数の振幅は、同一である。

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。

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。

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、漏電の有無の検出、および励磁電圧の周波数の切り替えの制御を行う。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。

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。

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第１の所定時間が経過することである。第１の所定時間は、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。第１の所定時間は、数十秒〜数分の範囲内の時間であればよい。

また、制御部１６は、漏電を検出すると、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、次回の使用時に再起動する際、リレー１１をＯＦＦにしたままで励磁クロックの生成に用いる周波数を第１の周波数から第２の周波数に切り替えるよう励磁回路１４を制御する。制御部１６は、第２の所定時間が経過すると、励磁クロックの生成に用いる周波数を第２の周波数から第１の周波数に切り替えるよう励磁回路１４を制御するとともに、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。ここで、第２の所定時間は、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。

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。

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、漏電の検出動作開始前に、励磁クロックに用いる周波数を第１の周波数に設定するよう励磁回路１４を制御する（ステップＳ１０）。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Ｓ１５）。

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Ｓ２０）。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。

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Ｓ２５）。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。

制御部１６は、漏電の検出処理を行う（ステップＳ３０）。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。

制御部１６は、漏電の有無を検出する（ステップＳ３５）。

漏電を検出していない場合には（ステップＳ３５における「Ｎｏ」）、制御部１６は、所定の条件が成立したか否か、つまり第１の所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ４０）。第１の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Ｓ４０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Ｓ３０）。

第１の所定時間が経過したと判断する場合には（ステップＳ４０における「Ｙｅｓ」）、制御部１６は、リレー１１をＯＦＦにする（ステップＳ４５）。

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Ｓ５０）。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。

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Ｓ５５）、検出処理を行う（ステップＳ３０）。制御部１６は新たなオフセット値を保持した後は、保持した新たなオフセット値を用いて、検出回路１５で検出された電流の値を補正する。以降、第１の所定時間が経過する度に、オフセット値の更新が行われる。

漏電を検出した場合には（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Ｓ６０）。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。

ユーザが漏電に対する対処を行った後、ユーザ操作で再起動の指示が入力されると、制御部１６は、再起動を行う（ステップＳ６５）。制御部１６は、リレー１１をＯＦＦにしたままで励磁クロックの生成に用いる周波数を第１の周波数から第２の周波数に切り替えるよう励磁回路１４を制御する（ステップＳ７０）。これにより、励磁回路１４は、第２の周波数の励磁電圧を励磁コイル１３に印加する。

制御部１６は、周波数の切り替えから第２の所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ７５）。

経過していないと判断する場合（ステップＳ７５における「Ｎｏ」）、制御部１６は、所定時間の経過待ちとなる。所定時間の経過待ちとなっている間に、励磁回路１４は、第２の周波数の励磁電圧を励磁コイル１３に印加することで、消磁を行っている。

経過したと判断する場合（ステップＳ７５における「Ｙｅｓ」）、制御部１６は、励磁クロックの生成に用いる周波数を第２の周波数から第１の周波数に切り替えるよう励磁回路１４を制御する（ステップＳ８０）。さらに、制御部１６は、リレー１１をＯＮにする（ステップＳ８５）。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。そして、制御部１６は、ステップＳ３０に戻り、漏電の検出処理を行う。

次に、本実施形態の漏電検出装置１０による消磁効果について、図４Ａ，図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは、第１の周波数を用いた場合の磁束密度Ｂと磁界Ｈとの特性を示す磁気ヒステリシス曲線（Ｂ−Ｈ曲線）であり、図４Ｂは、第２の周波数を用いた場合のＢ−Ｈ曲線である。

通常、消磁効果を得るためには、磁束密度を飽和状態とする必要がある。例えば、図４Ａでは、磁束密度Ｂがｂ１で飽和状態となっており、磁界Ｈがｈ１になるとこの飽和状態に達する。また、図４Ａのｈ４〜ｈ３の幅は、励磁電圧の振幅、つまり周波数の振幅を表している。一般的には、この振幅を大きくして磁束密度を完全に飽和状態として、その後、振幅を小さくして消磁効果を得ている。

ところで、Ｂ−Ｈ特性は、励磁電圧の周波数に依存しており、周波数が高いほど、磁界Ｈの幅（図４Ａの−ｈ１〜ｈ１の幅）は大きくなる。そこで、図４Ｂで示すように、第１の周波数よりも低い第２の周波数を用いることで、磁界Ｈの幅（図４Ｂの−ｈ３〜ｈ３までの幅）を、第１の周波数を用いた場合よりも小さくすることができる。そのため、振幅が同一であっても周波数を変化させることで、磁束密度を十分な飽和状態とすることができる。つまり、周波数の振幅を大きくした場合と同様の消磁効果が得られる。

なお、本実施形態では、漏電検出装置１０は、周波数を第１の周波数から第２の周波数へと切り替えて消磁効果を得たが、これに限定されない。漏電検出装置１０は、周波数を切り替えるとともに、第２の周波数の振幅を変化させてもよい。具体的には、制御部１６は、磁束密度を十分に飽和させるために、第２の周波数の振幅が一旦大きくなるよう励磁回路１４を制御し、その後、所定時間内で時間が経過するにつれてその振幅が小さくなるよう励磁回路１４を制御する。これにより、漏電検出装置１０は、磁束密度をより十分な飽和状態とすることができるので、さらなる消磁効果が期待できる。

または、漏電検出装置１０は、周波数の切り替えは行わないで、第１の周波数の振幅のみを変化させてもよい。具体的には、制御部１６は、磁束密度を十分に飽和させるために、第１の周波数の振幅が一旦大きくなるよう励磁回路１４を制御し、その後、所定時間内で時間が経過するにつれてその振幅が小さくなるよう励磁回路１４を制御する。この場合も、周波数の切り替えと同様に、消磁効果を得ることができる。

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２２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、励磁回路１４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。励磁回路１４は、所定の周波数の励磁電圧を励磁コイル１３に印加して励磁コイル１３に流れる励磁電流を生成する。検出回路１５は、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。制御部１６は、さらに、漏電を検出すると、非接続状態となるようにリレー１１を制御し、非接続状態で所定時間、磁性体コア１２に対して消磁を行うように励磁回路１４を制御する。

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。さらに、漏電検出装置１０の制御部１６は、漏電を検出すると、消磁を行うよう励磁回路を制御するので、消磁効果を得ることができる。つまり、漏電検出装置１０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、かつ消磁効果を得ることができる。

ここで、制御部１６は、オフセット値が更新されてから当該オフセット値を保持するための保持時間（第１の所定時間）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。

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。

ここで、制御部１６は、漏電を検出すると、非接続状態で所定時間、所定の周波数としての第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の励磁電圧を励磁コイル１３に印加させるように励磁回路１４を制御することが好ましい。

この構成によると、漏電検出装置１０は、消磁効果を得るために周波数を切り替えているので、励磁電圧の振幅は変化していない。そのため、漏電検出装置１０は、漏電検出の誤差が大きくなるのを抑え、かつ消磁効果を得ることができる。

ここで、制御部１６は、さらに、所定時間内で時間が経過するにつれて、第２の周波数の励磁電圧の振幅が小さくなるよう励磁回路１４を制御することが好ましい。

この構成によると、漏電検出装置１０は、さらなる消磁効果が期待できる。

（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。

本実施形態の漏電検出装置１０は、図５に示すように、さらに温度センサ１７を備える。

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。

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。

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。

本実施形態の漏電検出装置１０では、図３に示すステップＳ４０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Ｓ４０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。

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Ｓ４５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Ｓ３０で再度漏電の検出処理を行う。

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。

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。

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。

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。

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。

（実施形態３）
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、励磁回路１４および検出回路１５の構成を具体化している。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。

本実施形態の検出回路１５は、図６に示すように、抵抗Ｒｓと平均化回路１１０とを含んでいる。抵抗Ｒｓは、励磁コイル１３と直列に接続されており、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。平均化回路１１０は、抵抗Ｒｓで変換された検出電圧を平均化する。制御部１６は、平均化回路１１０で得られた平均値（励磁電流の平均値）に基づいて被測定電線２２で発生する被測定電流を検出する。

本実施形態の励磁回路１４は、図６に示すように、第１の駆動回路１００と第２の駆動回路１０１とスイッチ１０２とを含んでいる。第１の駆動回路１００は、励磁コイル１３と抵抗Ｒｓとの直列回路の時定数に依存して自励発振することで、第１の周波数の励磁電圧を出力する回路である。具体的には、検出電圧の絶対値が所定値以上となると励磁電圧の出力の極性を反転させることで自励発振する。第２の駆動回路１０１は、第２の周波数の励磁電圧を出力する回路である。スイッチ１０２は、制御部１６の制御により、励磁コイル１３の接続先として、第１の駆動回路１００と第２の駆動回路１０１とを切り替える。

制御部１６は、漏電の検出動作を行う際には、第１の駆動回路１００と励磁コイル１３とが電気的に接続するようスイッチ１０２を制御する。これにより、第１の駆動回路１００は、第１の周波数の励磁電圧を励磁コイル１３に印加することができる。制御部１６は、漏電が発生していることを検出すると、第２の駆動回路１０１と励磁コイル１３とが電気的に接続するようスイッチ１０２を制御する。制御部１６は、次回の使用時に再起動する際には励磁コイル１３の接続先を第２の駆動回路１０１となるようスイッチ１０２を制御する。そして、制御部１６は、第２の所定時間が経過すると、第１の駆動回路１００と励磁コイル１３とが電気的に接続するようスイッチ１０２を制御する。なお、第２の駆動回路１０１と励磁コイル１３とが電気的に接続されている間は、実施形態１と同様に、リレー１１がＯＦＦ、つまり電源２０と電動車両２１との間は非接続状態になっている。

本実施形態の漏電検出装置１０の動作は、図３に示す流れ図で実現できるため、ここでの説明は省略する。

次に、検出電圧、第１の駆動回路１００で出力される励磁電圧、および第２の駆動回路１０１で出力される励磁電圧について説明する。図７Ａは検出電圧の変化を、図７Ｂは第１の駆動回路１００で出力される励磁電圧の変化を、図７Ｃは第２の駆動回路１０１で出力される励磁電圧の変化を、それぞれ表している。

検出電圧の値が、時点ｔ１で所定値“ａ”以上となると、第１の駆動回路１００は、極性を反転させて、電圧値が“Ｖａ”である励磁電圧の出力から電圧値が“−Ｖａ”である励磁電圧の出力へと変更する（図７Ａ，図７Ｂ参照）。これにより、第１の駆動回路１００は、第１の周波数（１／（２×ｔ１））の励磁電圧を、励磁コイル１３に印加することができる。

また、第２の駆動回路１０１が出力する励磁電圧は、上述したように第１の周波数よりも低い第２の周波数である。第２の周波数は、例えば、図７Ｃで示すように、“１／（４×ｔ１）”である。

なお、本実施形態では、第１の駆動回路１００は、自励発振する回路であるとしたが、これに限定されない。第１の駆動回路１００は、第１の周波数の励磁電圧を出力する回路であればよい。

以上説明したように、本実施形態の漏電検出装置１０の励磁回路１４は、第１の駆動回路１００と第２の駆動回路１０１とを備える。第１の駆動回路１００は、第１の周波数の励磁電圧を励磁コイル１３に印加する。第２の駆動回路１０１は、第２の周波数の励磁電圧を励磁コイル１３に印加する。制御部１６は、接続状態である場合には第１の駆動回路１００を動作させ、漏電を検出すると動作対象を第１の駆動回路１００から第２の駆動回路１０１に切り替え、非接続状態で所定時間、第２の駆動回路１０１を動作させるとすることが好ましい。

この構成によると、漏電検出装置１０は、励磁コイル１３との接続先を切り替えるのみで、消磁効果をえることができる。

ここで、検出回路１５は、励磁コイル１３と直列に接続され、励磁電流を検出電圧に変換する抵抗Ｒｓを含む。第１の駆動回路１００は、検出電圧の絶対値が所定値以上となると励磁電圧の出力の極性を反転する自励発振により、第１の周波数の励磁電圧を励磁コイル１３に印加することが好ましい。

この構成によると、漏電検出装置１０は、自励発振方式を用いた場合であっても、励磁電圧の周波数を切り替えることで消磁効果を得ることができる。

（変形例）
以上、実施形態１から実施形態３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。

（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。

（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。

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。

（３）上記実施形態および変形例を組み合わせてもよい。

１０ 漏電検出装置
１１ リレー
１２ 磁性体コア
１３ 励磁コイル
１４ 励磁回路
１５ 検出回路
１６ 制御部
１７ 温度センサ
２２ 被測定電線
１００ 第１の駆動回路
１０１ 第２の駆動回路
Ｒｓ 抵抗

Claims (8)

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前記励磁コイルに流れる励磁電流を生成する励磁回路と、
   前記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し、
   前記制御部は、さらに、前記漏電を検出すると、前記非接続状態となるように前記リレーを制御し、前記非接続状態で所定時間、前記磁性体コアに対して消磁を行うように前記励磁回路を制御する
   ことを特徴とする漏電検出装置。
2. 前記制御部は、前記オフセット値が更新されてから当該オフセット値を保持するための保持時間が経過すると、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。
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。
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。
5. 前記制御部は、前記漏電を検出すると、前記非接続状態で前記所定時間、前記所定の周波数としての第１の周波数よりも低い周波数である第２の周波数の励磁電圧を前記励磁コイルに印加させるように前記励磁回路を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の漏電検出装置。
6. 前記励磁回路は、
   前記第１の周波数の励磁電圧を前記励磁コイルに印加する第１の駆動回路と、前記第２の周波数の励磁電圧を前記励磁コイルに印加する第２の駆動回路とを備え、
   前記制御部は、
   前記接続状態である場合には前記第１の駆動回路を動作させ、前記漏電を検出すると動作対象を前記第１の駆動回路から前記第２の駆動回路に切り替え、前記非接続状態で前記所定時間、前記第２の駆動回路を動作させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の漏電検出装置。
7. 前記検出回路は、前記励磁コイルと直列に接続され、前記励磁電流を検出電圧に変換する抵抗を含み、
   前記第１の駆動回路は、前記検出電圧の絶対値が所定値以上となると前記励磁電圧の出力の極性を反転する自励発振により、前記第１の周波数の前記励磁電圧を前記励磁コイルに印加する
   ことを特徴とする請求項６に記載の漏電検出装置。
8. 前記制御部は、さらに、
   前記所定時間内で時間が経過するにつれて、前記第２の周波数の前記励磁電圧の振幅が小さくなるよう前記励磁回路を制御する
   ことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の漏電検出装置。

Images