JP2019053896A - Power supply system for plasma reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマリアクター用電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system for a plasma reactor.
従来、排ガスに含まれる粒子状物質(PM)などの有害成分を分解する装置として、プラズマリアクターが知られている。 Conventionally, a plasma reactor is known as an apparatus for decomposing harmful components such as particulate matter (PM) contained in exhaust gas.
また、プラズマリアクター用制御装置として、プラズマリアクターの放電電極に印加される印加電流を電流センサでモニターし、電流センサからの出力信号が正の値をとる期間に、プラズマリアクターに異常放電が生じたか否かを判定するプラズマリアクター用制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, as a control device for the plasma reactor, the current applied to the discharge electrode of the plasma reactor is monitored with a current sensor, and abnormal discharge has occurred in the plasma reactor during the period when the output signal from the current sensor takes a positive value. There has been proposed a plasma reactor control device for determining whether or not (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特許文献1に記載のプラズマリアクター用制御装置では、漏電(異常放電)により、電流センサからの出力信号が負の値をとる場合、電流センサからの出力信号を読み取ることができず、漏電を検出できない。 However, in the plasma reactor control device described in Patent Document 1, when the output signal from the current sensor takes a negative value due to leakage (abnormal discharge), the output signal from the current sensor cannot be read, and Cannot be detected.
そこで、本発明の目的は、漏電を確実に検出することができるプラズマリアクター用電源システムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power source system for a plasma reactor that can reliably detect a leakage.
本発明は、バッテリーからプラズマリアクターに電力を供給する電源装置と、前記電源装置と前記プラズマリアクターとを電気的に接続するプラス配線およびマイナス配線と、前記プラス配線と前記マイナス配線とに電気的に接続され、前記プラス配線に流れる電流と前記マイナス配線に流れる電流との差に応じた電気信号を出力する電流センサと、前記電気信号が入力され、入力された前記電気信号を全波整流する全波整流回路と、全波整流された前記電気信号が入力され、入力された前記電気信号の最大値を、保持し、出力するピークホールド回路と、前記最大値が所定の閾値以上となったことを条件として漏電しているとして処理する制御装置とを備える、プラズマリアクター用電源システムを含む。 The present invention provides a power supply device that supplies power from a battery to a plasma reactor, a positive wiring and a negative wiring that electrically connect the power supply device and the plasma reactor, and an electrical connection to the positive wiring and the negative wiring. A current sensor that outputs an electrical signal corresponding to a difference between a current that flows through the positive wiring and a current that flows through the negative wiring; and an electrical sensor that receives the electrical signal and performs full-wave rectification on the input electrical signal. A wave rectifier circuit, a full-wave rectified electric signal is input, a peak hold circuit that holds and outputs the maximum value of the input electric signal, and the maximum value exceeds a predetermined threshold value And a power supply system for a plasma reactor, which includes a control device that treats the leakage as a condition.
このような構成によれば、電流センサからの電気信号が入力される全波整流回路を備える。 According to such a configuration, the full-wave rectifier circuit to which the electric signal from the current sensor is input is provided.
そのため、電流センサが負の電気信号を出力する場合でも、負の電気信号を全波整流回路によって全波整流することにより、正の電気信号として、制御装置に入力することができる。 Therefore, even when the current sensor outputs a negative electrical signal, the negative electrical signal can be input to the control device as a positive electrical signal by full-wave rectification by the full-wave rectifier circuit.
これにより、漏電が発生する箇所によらず、漏電を確実に検出し、処理することができる。 As a result, the leakage can be reliably detected and processed regardless of the location where the leakage occurs.
また、このような構成によれば、全波整流回路からの電気信号が入力されるピークホールド回路を備える。 Moreover, according to such a structure, the peak hold circuit into which the electric signal from a full wave rectifier circuit is input is provided.
そのため、漏電が発生して、ピークホールド回路が出力する最大値が所定の閾値以上となったタイミングと、制御装置がピークホールド回路が出力する最大値を読み込むタイミングとが異なる場合でも、制御装置は、ピークホールド回路によって保持された最大値を読み込むことができる。 Therefore, even when the leakage occurs and the timing at which the maximum value output from the peak hold circuit is equal to or greater than the predetermined threshold and the timing at which the control device reads the maximum value output from the peak hold circuit are different, the control device The maximum value held by the peak hold circuit can be read.
これにより、任意のタイミングで、漏電を確実に検出することができる。 Thereby, it is possible to reliably detect a leakage at an arbitrary timing.
本発明によれば、漏電を確実に検出することができる。 According to the present invention, leakage can be reliably detected.
1.プラズマリアクター用電源システムの概略
図1に示すように、プラズマリアクター用電源システム1は、例えば、車両100に搭載される。
1. Outline of Plasma Reactor Power Supply System As shown in FIG. 1, a plasma reactor power supply system 1 is mounted on a vehicle 100, for example.
車両100は、エンジン101と、バッテリー102およびプラズマリアクター用電源システム1を含む電気システムと、エンジン101に吸気するための図示しない吸気システムと、エンジン101に燃料を供給するための図示しない燃料噴射システムと、エンジン101から排気するための排気システム103とを備える。なお、バッテリー102としては、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの公知の二次電池が挙げられる。 The vehicle 100 includes an engine 101, an electric system including a battery 102 and a plasma reactor power supply system 1, an unillustrated intake system for inhaling the engine 101, and a unillustrated fuel injection system for supplying fuel to the engine 101. And an exhaust system 103 for exhausting from the engine 101. Examples of the battery 102 include known secondary batteries such as a lead storage battery, a nickel metal hydride battery, and a lithium ion battery.
排気システム103は、排気管104と、プラズマリアクター105とを備える。 The exhaust system 103 includes an exhaust pipe 104 and a plasma reactor 105.
排気管104は、エンジン101から排出される排ガスを排気するための配管である。排気管104は、エンジン101に接続される。 The exhaust pipe 104 is a pipe for exhausting exhaust gas discharged from the engine 101. The exhaust pipe 104 is connected to the engine 101.
プラズマリアクター105は、エンジン101から排出される排ガスに含まれる有害成分(例えば、炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)、粒子状物質(PM)など)を分解する。プラズマリアクター105は、排気管104の途中に介在される。プラズマリアクター105は、少なくとも1対の図示しない正極パネルおよび負極パネルを有する。正極パネルおよび負極パネルは、互いに間隔を隔てて対向する。プラズマリアクター105に電力が供給されると、正極パネルおよび負極パネルとの間で放電が生じる。これにより、正極パネルおよび負極パネルとの間の気体が、プラズマ状態となる。すなわち、プラズマリアクター105内にプラズマが発生する。すると、排気管104を介してプラズマリアクター105内に流入した排ガスに含まれる有害成分は、プラズマリアクター105内のプラズマにより、分解される。プラズマリアクター105を通過した排ガスは、排気管104を介して、車外に排出される。 The plasma reactor 105 decomposes harmful components (for example, hydrocarbon (HC), nitrogen oxide (NOx), particulate matter (PM), etc.) contained in the exhaust gas discharged from the engine 101. The plasma reactor 105 is interposed in the middle of the exhaust pipe 104. The plasma reactor 105 has at least one pair of a positive electrode panel and a negative electrode panel (not shown). The positive electrode panel and the negative electrode panel are opposed to each other with an interval. When power is supplied to the plasma reactor 105, discharge occurs between the positive electrode panel and the negative electrode panel. Thereby, the gas between a positive electrode panel and a negative electrode panel will be in a plasma state. That is, plasma is generated in the plasma reactor 105. Then, harmful components contained in the exhaust gas flowing into the plasma reactor 105 through the exhaust pipe 104 are decomposed by the plasma in the plasma reactor 105. The exhaust gas that has passed through the plasma reactor 105 is discharged outside the vehicle through the exhaust pipe 104.
プラズマリアクター用電源システム1は、バッテリー102からプラズマリアクター105への電力供給を制御する。プラズマリアクター用電源システム1は、電源装置2と、プラス配線3およびマイナス配線4と、電流センサ5と、制御装置6とを備える。 The plasma reactor power supply system 1 controls power supply from the battery 102 to the plasma reactor 105. The plasma reactor power supply system 1 includes a power supply device 2, a positive wiring 3 and a negative wiring 4, a current sensor 5, and a control device 6.
(1)電源装置
電源装置2は、バッテリー102からプラズマリアクター105に電力を供給する。詳しくは、電源装置2は、昇圧回路(例えば、フライバックコンバーターなど)と、スイッチとを備える。電源装置2は、電源配線7を介して、バッテリー102に電気的に接続される。
(1) Power Supply Device The power supply device 2 supplies power from the battery 102 to the plasma reactor 105. Specifically, the power supply device 2 includes a booster circuit (for example, a flyback converter) and a switch. The power supply device 2 is electrically connected to the battery 102 via the power supply wiring 7.
なお、スイッチは、信号配線8を介して、制御装置6に電気的に接続される。制御装置6がスイッチをオンすることにより、電源装置2は、バッテリー102からプラズマリアクター105に電力を供給する。また、制御装置6がスイッチをオフすることにより、電源装置2は、バッテリー102からプラズマリアクター105への電力供給を停止する。 The switch is electrically connected to the control device 6 via the signal wiring 8. When the control device 6 turns on the switch, the power supply device 2 supplies power from the battery 102 to the plasma reactor 105. Further, when the control device 6 turns off the switch, the power supply device 2 stops the power supply from the battery 102 to the plasma reactor 105.
(2)プラス配線およびマイナス配線
プラス配線3およびマイナス配線4は、電源装置2とプラズマリアクター105とを電気的に接続する。詳しくは、プラス配線3は、電源装置2のプラス端子に電気的に接続されるとともに、プラズマリアクター105の正極パネルに電気的に接続される。また、マイナス配線4は、電源装置2のマイナス端子に電気的に接続されるとともに、プラズマリアクター105の負極パネルに電気的に接続される。
(2) Positive wiring and negative wiring The positive wiring 3 and the negative wiring 4 electrically connect the power supply device 2 and the plasma reactor 105. Specifically, the positive wiring 3 is electrically connected to the positive terminal of the power supply device 2 and is also electrically connected to the positive electrode panel of the plasma reactor 105. Further, the minus wiring 4 is electrically connected to the minus terminal of the power supply device 2 and is also electrically connected to the negative electrode panel of the plasma reactor 105.
(3)電流センサ
電流センサ5は、プラス配線3の途中とマイナス配線4の途中とに電気的に接続される。電流センサ5は、プラス配線3に流れる電流とマイナス配線4に流れる電流との差に応じた電気信号を出力する。具体的には、電流センサ5は、プラス配線3に流れる電流とマイナス配線4に流れる電流との差に応じた電圧を出力する。電流センサ5は、信号配線9を介して、制御装置6に電気的に接続される。後で詳しく説明するが、電流センサ5が出力した電気信号は、信号配線9を介して、制御装置6に入力される。
(3) Current sensor The current sensor 5 is electrically connected to the middle of the plus wiring 3 and the middle of the minus wiring 4. The current sensor 5 outputs an electrical signal corresponding to the difference between the current flowing in the plus wiring 3 and the current flowing in the minus wiring 4. Specifically, the current sensor 5 outputs a voltage corresponding to the difference between the current flowing in the plus wiring 3 and the current flowing in the minus wiring 4. The current sensor 5 is electrically connected to the control device 6 through the signal wiring 9. As will be described in detail later, the electrical signal output from the current sensor 5 is input to the control device 6 via the signal wiring 9.
(4)制御装置
制御装置6は、後で詳しく説明するが、電流センサ5が出力した電気信号に基づいて、電源装置2のスイッチを切り替える。制御装置6は、車両100における電気的な制御を実行するECU(Electronic Control Unit)であり、CPU、ROMおよびRAMなどを備える。
(4) Control Device As will be described in detail later, the control device 6 switches the switch of the power supply device 2 based on the electrical signal output from the current sensor 5. The control device 6 is an ECU (Electronic Control Unit) that performs electrical control in the vehicle 100, and includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
2.プラズマリアクター用電源システムの詳細
図2に示すように、プラズマリアクター用電源システム1は、信号配線9(図1参照)の途中において、ハイパスフィルタ回路11と、反転増幅回路12と、全波整流回路13(絶対値回路)と、ピークホールド回路14とを備える。
2. Details of Plasma Reactor Power Supply System As shown in FIG. 2, the plasma reactor power supply system 1 includes a high-
(1)ハイパスフィルタ回路
ハイパスフィルタ回路11は、電流センサ5と反転増幅回路12との間に介在される。ハイパスフィルタ回路11には、信号配線9を介して、電流センサ5が出力した電気信号が、入力される。ハイパスフィルタ回路11は、入力された電気信号のうち、カットオフ周波数よりも高い周波数の成分を、出力する。
(1) High-pass filter circuit The high-
(2)反転増幅回路
反転増幅回路12は、ハイパスフィルタ回路11と全波整流回路13との間に介在される。反転増幅回路12には、ハイパスフィルタ回路11が出力した電気信号が、入力される。反転増幅回路12は、入力された電気信号の位相を反転し、電圧を増幅する。
(2) Inverting Amplifier Circuit The inverting
(3)全波整流回路
全波整流回路(絶対値回路)13は、反転増幅回路12とピークホールド回路14との間に介在される。全波整流回路13には、反転増幅回路12が出力した電気信号が、入力される。つまり、全波整流回路13には、電流センサ5が出力した電気信号が、ハイパスフィルタ回路11および反転増幅回路12を介して、入力される。全波整流回路13は、入力された電気信号を全波整流する。これにより、全波整流回路13は、入力された電気信号が、正負いずれの電気信号であっても、正の電気信号として出力する。なお、全波整流回路13は、入力された電気信号の電圧を増幅してもよい。
(3) Full-wave rectifier circuit The full-wave rectifier circuit (absolute value circuit) 13 is interposed between the inverting
全波整流回路13が出力する電気信号の電圧は、電流センサ5が出力した電気信号の電圧に対して、例えば、70倍以上であり、例えば、90倍以下である。
The voltage of the electrical signal output from the full-
(4)ピークホールド回路
ピークホールド回路14には、全波整流回路13が出力した電気信号が入力される。すなわち、ピークホールド回路14には、全波整流された電気信号が入力される。ピークホールド回路14は、入力された電気信号の最大値を、保持し、出力する。詳しくは、ピークホールド回路14に入力された電気信号の電圧がピークホールド回路14のホールドコンデンサの電圧よりも大きい場合、ホールドコンデンサが充電される。また、ピークホールド回路14に入力された電気信号の電圧がホールドコンデンサの電圧以下である場合、ホールドコンデンサの電圧が保持される。つまり、ピークホールド回路14は、入力された電気信号の電圧の最大値を保持する。そして、ピークホールド回路14は、ホールドコンデンサの電圧を出力する。これにより、ピークホールド回路14は、入力された電気信号の電圧の最大値を出力する。
(4) Peak Hold Circuit The
なお、ピークホールド回路14は、リセット回路と組み合わされて、ピークホールド・リセット回路として構成されてもよい。この場合、リセット回路は、ホールドコンデンサと並列に設けられる。リセット回路は、リセット信号が入力されることにより、ホールドコンデンサに蓄積された電荷を開放(放電)する。
The
3.プラズマリアクター用電源システム1の制御
図3に示すように、制御装置6は、所定の経過時間ごとに、ピークホールド回路14が出力した電圧(出力電圧V)を読み込む(S1)。
3. Control of Plasma Reactor Power Supply System 1 As shown in FIG. 3, the control device 6 reads the voltage (output voltage V) output by the
次いで、制御装置6は、出力電圧Vが所定の閾値V1以上となったことを条件として(S2:YES)、漏電しているとして処理する(S3、S4)。 Then, the control device 6 that the output voltage V reaches a predetermined threshold value V 1 above condition (S2: YES), the process as being electric leakage (S3, S4).
詳しくは、制御装置6は、出力電圧Vが所定の閾値V1以上である場合(S2:YES)、電源装置2のスイッチをオフする(S3)。これにより、バッテリー102からプラズマリアクター105への電力供給が停止する。 Specifically, the control device 6, when the output voltage V is the predetermined threshold value V 1 or (S2: YES), the off switch power supply 2 (S3). Thereby, the power supply from the battery 102 to the plasma reactor 105 is stopped.
閾値V1は、例えば、2800mVである。 Threshold V 1 was, for example, a 2800MV.
次いで、制御装置6は、例えば、車両100のインストルメントパネルに設けられるランプを点灯させるなどして、ユーザーに、プラズマリアクター105がオフされていることを報知する(S4)。 Next, the control device 6 notifies the user that the plasma reactor 105 is turned off, for example, by turning on a lamp provided on the instrument panel of the vehicle 100 (S4).
なお、制御装置6は、出力電圧Vが所定の閾値V1未満である場合(S2:NO)、電源装置2のスイッチをオフすることなく、所定の時間経過後に、再度、ピークホールド回路14が出力した電圧(出力電圧V)を読み込む(S1)。
The control device 6, when the output voltage V is less than the predetermined threshold value V 1 (S2: NO), without turning off the switching power supply 2, after a predetermined time has elapsed again, the
4.作用効果
図1に示すように、プラス配線3の途中とマイナス配線4の途中とに電流センサ5を電気的に接続した構成では、漏電が発生する箇所によって、電流センサ5が出力する電気信号の極性が異なる。
4). As shown in FIG. 1, in the configuration in which the current sensor 5 is electrically connected in the middle of the plus wiring 3 and in the middle of the minus wiring 4, the electric signal output from the current sensor 5 depends on the location where the leakage occurs. Polarity is different.
具体的には、プラス配線3の部分3B、マイナス配線4の部分4A、または、マイナス配線4の部分4Bにおいて漏電が発生した場合、電流センサ5は、正の電気信号(図4に示す電流センサ出力電圧)を出力する。部分3Bは、プラス配線3と電流センサ5との接続部分C1と、プラズマリアクター105との間に介在される。部分4Aは、マイナス配線4と電流センサ5との接続部分C2と、電源装置2との間に介在される。部分4Bは、マイナス配線4と電流センサ5との接続部分C2と、プラズマリアクター105との間に介在される。なお、図4では、時点t1において、漏電が発生している。 Specifically, when a leakage occurs in the portion 3B of the plus wiring 3, the portion 4A of the minus wiring 4, or the portion 4B of the minus wiring 4, the current sensor 5 is a positive electric signal (the current sensor shown in FIG. 4). Output voltage). The portion 3B is interposed between the plasma reactor 105 and the connecting portion C1 between the plus wiring 3 and the current sensor 5. The portion 4 </ b> A is interposed between the connection portion C <b> 2 between the minus wiring 4 and the current sensor 5 and the power supply device 2. The portion 4B is interposed between the plasma reactor 105 and the connection portion C2 between the negative wiring 4 and the current sensor 5. In FIG. 4, an electric leakage occurs at time t1.
一方、プラス配線3の部分3Aにおいて漏電が発生した場合、電流センサ5は、負の電気信号(図5に示す電流センサ出力電圧)を出力する。部分3Aは、プラス配線3と電流センサ5との接続部分C1と、電源装置2との間に介在される。なお、図5では、時点t2において、漏電が発生している。 On the other hand, when a leakage occurs in the portion 3A of the plus wiring 3, the current sensor 5 outputs a negative electrical signal (current sensor output voltage shown in FIG. 5). The portion 3 </ b> A is interposed between the connection portion C <b> 1 between the plus wiring 3 and the current sensor 5 and the power supply device 2. In FIG. 5, an electric leakage occurs at time t2.
ここで、図2に示すように、このプラズマリアクター用電源システム1によれば、電流センサ5と制御装置6との間において、全波整流回路13を備える。
Here, as shown in FIG. 2, the plasma reactor power supply system 1 includes the full-
そのため、電流センサ5が負の電気信号を出力する場合でも、負の電気信号を全波整流回路13によって全波整流することにより、正の電気信号(図5に示す全波整流回路出力電圧)として、制御装置6に入力することができる。
Therefore, even when the current sensor 5 outputs a negative electric signal, the negative electric signal is full-wave rectified by the full-
これにより、漏電が発生する箇所によらず、漏電を確実に検出し、処理することができる。 As a result, the leakage can be reliably detected and processed regardless of the location where the leakage occurs.
また、このプラズマリアクター用電源システム1によれば、全波整流回路13と制御装置6との間において、ピークホールド回路14を備える。
In addition, according to the plasma reactor power supply system 1, the
そのため、漏電が発生して出力電圧Vが所定の閾値V1以上となったタイミングと、制御装置6が出力電圧Vを読み込むタイミングとが異なる場合でも、制御装置6は、ピークホールド回路14によって保持された出力電圧Vを読み込むことができる。
Therefore, even when the timing at which the output voltage V reaches a predetermined threshold value V 1 or more leakage occurs, the timing at which the control unit 6 reads the output voltage V is different, the control device 6, held by the
これにより、任意のタイミングで、漏電を確実に検出することができる。 Thereby, it is possible to reliably detect a leakage at an arbitrary timing.
1 プラズマリアクター用電源システム
2 電源装置
3 プラス配線
4 マイナス配線
5 電流センサ
6 制御装置
13 全波整流回路
14 ピークホールド回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply system for plasma reactors 2 Power supply device 3 Positive wiring 4 Negative wiring 5 Current sensor 6
Claims (1)
前記電源装置と前記プラズマリアクターとを電気的に接続するプラス配線およびマイナス配線と、
前記プラス配線と前記マイナス配線とに電気的に接続され、前記プラス配線に流れる電流と前記マイナス配線に流れる電流との差に応じた電気信号を出力する電流センサと、
前記電気信号が入力され、入力された前記電気信号を全波整流する全波整流回路と、
全波整流された前記電気信号が入力され、入力された前記電気信号の最大値を、保持し、出力するピークホールド回路と、
前記最大値が所定の閾値以上となったことを条件として漏電しているとして処理する制御装置と
を備えることを特徴とする、プラズマリアクター用電源システム。 A power supply for supplying power from the battery to the plasma reactor;
A positive wiring and a negative wiring for electrically connecting the power supply device and the plasma reactor;
A current sensor that is electrically connected to the plus wiring and the minus wiring and outputs an electrical signal corresponding to a difference between a current flowing through the plus wiring and a current flowing through the minus wiring;
A full-wave rectifier circuit that receives the electrical signal and full-wave rectifies the input electrical signal;
A peak hold circuit that receives the full-wave rectified electrical signal, holds and outputs the maximum value of the inputted electrical signal,
A power supply system for a plasma reactor, comprising: a control device that performs processing assuming that electric leakage is caused on the condition that the maximum value is equal to or greater than a predetermined threshold value.
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