JP2015008613A - Charging and discharging device - Google Patents
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Abstract
Description
蓄電池における充放電を実施する充放電装置に関する。 It is related with the charging / discharging apparatus which implements charging / discharging in a storage battery.
近年、車両などの移動体に搭載され、移動体外部の電源から電力を供給され移動体に搭載されている蓄電池を充電する充電装置が用いられている。この場合、例えば車両には充電ケーブルを着脱可能に接続する接続部（インレットなど）が設けられている。電力供給事業者から供給される電力は交流電力である。このため、充電装置は、交流電力を直流電力に変換する機能を有する。上記の充電機能に加えて、蓄電池から移動体外部の家庭用の電気機器へと電力供給を行う放電機能を有する充放電装置が提案されている（特許文献１）。通常、家庭用の電気機器は、交流電力が入力されることで動作する。このため、充放電装置は、直流電力を交流電力に変換する機能を有する。 2. Description of the Related Art In recent years, a charging device that is mounted on a moving body such as a vehicle and that is supplied with electric power from a power source outside the moving body and charges a storage battery mounted on the moving body is used. In this case, for example, the vehicle is provided with a connection portion (an inlet or the like) for removably connecting the charging cable. The power supplied from the power supplier is AC power. For this reason, the charging device has a function of converting AC power into DC power. In addition to the above-described charging function, a charging / discharging device having a discharging function for supplying power from a storage battery to an electric appliance for home use outside the moving body has been proposed (Patent Document 1). Usually, household electric appliances operate when AC power is input. For this reason, the charging / discharging device has a function of converting DC power into AC power.
充放電装置の電力線に零相変流器を設けることで、蓄電池から電気機器に対する電力供給を行う際に、その電気機器に生じた漏電を検出することができる。ここで、漏電とは、電気機器において電流が流れる回路と、電気機器の筐体などの通常電流が流れない箇所とが短絡し、その短絡した経路に電流が流れることを言う。 By providing a zero-phase current transformer in the power line of the charging / discharging device, when power is supplied from the storage battery to the electrical device, it is possible to detect a leakage occurring in the electrical device. Here, the term “leakage” means that a circuit in which an electric current flows in an electric device and a portion where a normal electric current does not flow, such as a casing of the electric device, is short-circuited and an electric current flows through the short-circuited path.
零相変流器を用いて電気機器における漏電を検出するには、漏電が生じた箇所から電力供給元である充放電装置に対して、電流が帰還するための経路を設ける必要がある。充放電装置から電気機器に対して接続される電力線と、接地電位とを接地線により接続する。この場合、接地線が漏電の帰還経路として機能する。このため、零相変流器は、電気機器における漏電を正しく検出することができる。また、接地線にコンデンサを設けることで、電力線と接地電位との間に直流が流れることを抑制する。 In order to detect a leakage in an electrical device using a zero-phase current transformer, it is necessary to provide a path for current to return from the location where the leakage occurs to the charge / discharge device that is the power supply source. A power line connected to the electrical equipment from the charging / discharging device and a ground potential are connected by the ground line. In this case, the ground line functions as a return path for leakage. For this reason, the zero-phase current transformer can correctly detect a leakage in the electric device. Further, by providing a capacitor on the ground line, direct current is prevented from flowing between the power line and the ground potential.
ここで、車両の接続部に外部電源及び電気機器のいずれか一方が着脱可能に接続される構成とした場合に、外部電源から蓄電池に対して充電を行うと、電力線から接地線を通じて接地電位に電流が流れることとなる。このため、蓄電池に電力を供給する外部電源が漏電検出手段（例えば、漏電ブレーカー）を備えていると、その漏電検出手段が接地線に流れる電流を漏電として検出し、外部電源から蓄電池への充電が停止されてしまうことが懸念される。 Here, in the case where either one of the external power supply and the electric device is detachably connected to the connection portion of the vehicle, when the storage battery is charged from the external power supply, the power line is set to the ground potential through the ground line. Current will flow. For this reason, if the external power supply that supplies power to the storage battery is equipped with a leakage detection means (for example, a leakage breaker), the leakage detection means detects the current flowing through the ground line as a leakage and charges the storage battery from the external power supply. Is concerned that will be stopped.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、放電時において電気機器における漏電を好適に判定しつつ、充電時において接地電位に電流が流れ込むことを抑制することが可能な充放電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a charging / discharging device capable of suppressing current from flowing into the ground potential at the time of charging while suitably determining leakage in an electric device at the time of discharging. The purpose is to provide.
請求項１に記載の発明は、蓄電池（２０１）に接続され、交流電源から供給される電力を直流に変換し前記蓄電池に対して充電を行い、前記蓄電池から供給される電力を交流に変換し電気機器（３００）に対して放電を行う電力変換装置（１０１）と、前記交流電源及び前記電気機器のいずれか一方が着脱可能に接続される接続部（１０２）と前記電力変換装置とを接続し、交流電流が流れる複数の電力線（Ｌ１，Ｌ２）と、前記複数の電力線に設けられ、その複数の電力線にそれぞれ流れる電流を検出する電流検出手段（１４０）と、前記電流検出手段によって検出される電流値に基づいて前記電気機器における漏電を判定する漏電判定手段（１１０）と、前記電力線において、前記電流検出手段より前記電力変換装置側の接続点（Ｘ１，Ｘ２）と、接地電位（Ｅ１）とを接続して接地する接地線（Ｇ１，Ｇ２）と、前記接地線に設けられるコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）と、前記接地線に設けられ、前記接続点と前記接地電位との接続の開閉を行う開閉手段（ＳＷ１，ＳＷ２）と、を備えることを特徴とする充放電装置（１００）である。 The invention according to claim 1 is connected to the storage battery (201), converts power supplied from an AC power source to DC, charges the storage battery, and converts power supplied from the storage battery to AC. A power conversion device (101) that discharges electric equipment (300), a connection portion (102) to which any one of the AC power supply and the electric equipment is detachably connected, and the power conversion device are connected. And a plurality of power lines (L1, L2) through which an alternating current flows, a current detection means (140) provided on each of the plurality of power lines and detecting a current flowing through each of the plurality of power lines, and detected by the current detection means. A leakage determining means (110) for determining leakage in the electrical device based on a current value to be connected, and a connection point (X1, 2) and a ground line (G1, G2) for connecting and grounding the ground potential (E1), capacitors (C1, C2) provided on the ground line, provided on the ground line, Opening / closing means (SW1, SW2) for opening / closing a connection with the ground potential, the charging / discharging device (100).
開閉手段が接地線に設けられており、その開閉手段の閉状態及び開状態を切り替えることで、接続点と接地電位との導通状態及び非導通状態を切り替えることが可能になる。開閉手段が閉状態にされていると、蓄電池における放電時に電気機器で漏電が発生した場合に、接地線が漏電電流の帰還経路として機能する。これにより、漏電判定手段において電気機器の漏電を適正に判定できる。また、開閉手段が開状態にされていると、蓄電池における充電時に接地電位へ電流が流れ込むことが抑制される。即ち、外部電源及び電気機器のいずれか一方が接続部に着脱可能に接続される場合において、放電時に電気機器での漏電を好適に判定しつつ、充電時に接地電位へ電流が流れ込むことを抑制することが可能となる。 An opening / closing means is provided on the ground line, and by switching between a closed state and an open state of the opening / closing means, it is possible to switch between a conduction state and a non-conduction state between the connection point and the ground potential. When the opening / closing means is in the closed state, the ground line functions as a return path for the leakage current when a leakage occurs in the electrical device during the discharge of the storage battery. Thereby, it is possible to appropriately determine the leakage of the electric device in the leakage determination means. Moreover, when the opening / closing means is in the open state, current flowing into the ground potential during charging of the storage battery is suppressed. That is, in the case where either one of the external power supply and the electric device is detachably connected to the connection portion, it is possible to appropriately determine the electric leakage in the electric device at the time of discharging, and to suppress the current from flowing to the ground potential at the time of charging. It becomes possible.
図１に本実施形態における充放電装置１００が搭載された移動体としての車両２００と、充放電装置１００と電気的に接続される住宅４０１との概略構成図を示す。
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a
車両２００は、主機としての電動モータや各種電気負荷に対して電力供給を行う蓄電池２０１を備える。蓄電池２０１は、複数のリチウムイオン蓄電池を備える組電池である。また、蓄電池２０１は、蓄電池２０１に対して充放電を実施する充放電装置１００に接続されている。なお、蓄電池２０１は、リチウムイオン蓄電池に代えて、鉛蓄電池やニッケル水素蓄電池等の他の蓄電池であってもよい。
The
住宅４０１は、柱上変圧器４０２を介して交流電源としての商用電源に接続されている配電盤４０３を備えている。ここで、柱上変圧器４０２から供給される電力は、ＡＣ１００Ｖ又は２００Ｖなどの交流電力である。配電盤４０３は各種電気機器４０６（例えば、電灯、テレビ、洗濯機など）と接続され、各種電気機器４０６に対して電力供給を行う。
The
電気機器４０６において漏電が生じた場合、その漏電電流は、地面を介して柱上変圧器４０２の接地電位４０８（アース）へと帰還する。配電盤４０３は、漏電ブレーカー４０４を備える。漏電ブレーカー４０４は、配電盤４０３に流れる電流の総和に基づいて、各種電気機器４０６において漏電が発生したことを検出し、配電盤４０３から電気機器４０６への電力供給を停止する。
When a leakage occurs in the
ここで、車両２００には、その車外部分及び車内部分の少なくともいずれかに接続部１０２が設けられており、その接続部１０２に充放電装置１００が接続されている。また、接続部には、電気機器３００及び商用電源のいずれかが着脱可能となっている。充放電装置１００と、商用電源とを電気的に接続する場合、接続部１０２と充電ケーブル５００のプラグ５０２とが接続され、充電ケーブル５００のプラグ５０３と家庭用コンセント４０７とが接続される。充電ケーブル５００は、電力ケーブル５０１の両端にプラグ５０２，５０３を備えるものである。家庭用コンセント４０７は、配電盤４０３に接続されている。充電ケーブル５００を介して充放電装置１００と商用電源とが電気的に接続されると、充放電装置１００は商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換し蓄電池２０１において充電を実施する。なお、家庭用コンセント４０７の接地端子は、接地電位４０５（アース）に接続されている。
Here, the
また、充放電装置１００は、接続部１０２に電気機器３００（例えば、ドライヤ）のプラグ３０２が接続されると、蓄電池２０１から出力される電力を直流から交流に変換して電気機器３００に対して放電を実施する。
In addition, when the
図２に本実施形態の電気的構成を示す。 FIG. 2 shows the electrical configuration of this embodiment.
充放電装置１００は、電力変換装置１０１を備える。電力変換装置１０１は、車両２００外部から入力される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器１２０を備える。また、電力変換装置１０１は、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０によって変換された直流電力を降圧して蓄電池２０１に出力し蓄電池２０１における充電を実施するＤＣ／ＤＣ変換器１３０を備える。ＤＣ／ＤＣ変換器１３０は、蓄電池２０１から入力される電力を昇圧しＡＣ／ＤＣ変換器１２０に出力する機能を有し、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０はＤＣ／ＤＣ変換器１３０から入力された直流電力を交流電力に変換する機能を有する。つまり、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０は直流と交流とを双方向に変換する機能を有し、ＤＣ／ＤＣ変換器１３０は昇圧機能及び降圧機能を有する。
The charging /
なお、本実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０によって変換される直流電力が蓄電池２０１の出力電圧より高い場合を想定しているが、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０によって変換される直流電力が蓄電池２０１の出力電圧以下であってもよい。この場合、ＤＣ／ＤＣ変換器１３０は、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０によって変換された直流電力を昇圧して蓄電池２０１に出力し、蓄電池２０１から入力される電力を降圧してＡＣ／ＤＣ変換器１２０に出力する。
In the present embodiment, it is assumed that the DC power converted by the AC /
図２では、車両２００に設けられる接続部１０２として、車外部分（車両ボディ）に設けられるインレット１０２Ａと、車内部分（ダッシュボードやセンターコンソール）に設けられる車内コンセント１０２Ｂとを備える構成としている。これらインレット１０２Ａ及び車内コンセント１０２Ｂと、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０とは電力線Ｌ１，Ｌ２を介して接続されている。なお、インレット１０２Ａは、充電ケーブル５００と接続されるために車外部分に設けられ、車内コンセント１０２Ｂは、電気機器３００と接続するために車内部分に設けられている。
In FIG. 2, the connecting
電力線Ｌ１，Ｌ２には、単相交流が流れており、電力線Ｌ１に流れる交流電流と、電力線Ｌ２に流れる交流電流とは互いに逆位相である。電力線Ｌ１，Ｌ２には電流検出手段としての零相変流器１４０が設けられている。零相変流器１４０は、電力線Ｌ１，Ｌ２に流れる交流電流の電流値の総和が０［Ａ］以外の値に変化した場合にその変化を検出して制御部１１０に対して通知する。漏電判定手段としての制御部１１０はその通知に基づいて漏電の発生を判定する。なお、制御部１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成されるマイクロコンピュータである。
Single-phase alternating current flows through the power lines L1 and L2, and the alternating current flowing through the power line L1 and the alternating current flowing through the power line L2 are in opposite phases. The power lines L1 and L2 are provided with a zero-phase
電力線Ｌ１，Ｌ２には、零相変流器１４０よりＡＣ／ＤＣ変換器１２０側に接続点Ｘ１，Ｘ２が設けられており、その接続点Ｘ１，Ｘ２は接地線Ｇ１，Ｇ２を介して充放電装置１００の筐体に接続されることで、充放電装置１００の接地電位Ｅ１（フレームグラウンド）に電気的に接続されている。充放電装置１００の接地電位Ｅ１は、車両ボディ（フレームグラウンド）に接続されている。ここで、接地線Ｇ１，Ｇ２にはそれぞれコンデンサＣ１，Ｃ２及び開閉手段としてのスイッチＳＷ１，ＳＷ２が設けられている。コンデンサＣ１，Ｃ２によって、電力線Ｌ１，Ｌ２は充放電装置１００の接地電位Ｅ１と直流的に絶縁している。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はノーマリーオープン式のスイッチである。
The power lines L1 and L2 are provided with connection points X1 and X2 on the AC /
インレット１０２Ａには、接続センサ１０３が設けられている。接続センサ１０３は、プラグ５０２のインレット１０２Ａへの挿入に伴い押下されるスイッチであり、インレット１０２Ａに充電ケーブル５００のプラグ５０２が接続されたことを検出し、制御部１１０に通知する。制御部１１０は、充電ケーブル５００のプラグ５０２が接続されたことに応じて、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０とＤＣ／ＤＣ変換器１３０とに蓄電池２０１へ充電を行うように指令を行う。また、制御部１１０は、蓄電池２０１からＡＣ／ＤＣ変換器１２０を介して出力される出力電流量をＡＣ／ＤＣ変換器１２０から取得して、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０から電気機器３００に対して放電が行われているか否かを判定する。
A
また、インレット１０２Ａ及び車内コンセント１０２Ｂには、電力線Ｌ１，Ｌ２と接続され電力供給を行うポートＰ１１，Ｐ１２及びＰ１４，Ｐ１５に加えて、充放電装置１００の接地電位Ｅ１（フレームグラウンド）と接続されているポートＰ１３及びＰ１６が設けられている。
In addition, the
インレット１０２Ａに対して充電ケーブル５００のプラグ５０２が接続された場合、接続センサ１０３は充電ケーブル５００が接続されたことを検出して、制御部１１０に通知する。制御部１１０は、充電ケーブル５００が接続されたことに応じて、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０とＤＣ／ＤＣ変換器１３０とに蓄電池２０１に対して充電を行うように指令を行う。インレット１０２Ａとプラグ５０２とが接続される際に、インレット１０２ＡのポートＰ１１，Ｐ１２と、プラグ５０２のポートＰ２１，Ｐ２２とが互いに接続されることで、商用電源から充放電装置１００への電力供給が可能になる。
When the
また、インレット１０２ＡのポートＰ１３と、プラグ５０２のポートＰ２３とが互いに接続されることで、充放電装置１００の接地電位Ｅ１と住宅４０１の接地電位４０５とが接続されて等電位になる。つまり、ポートＰ１３は、充放電装置１００の接地電位Ｅ１と住宅４０１の接地電位４０５（アース）とを接続する接続手段として機能する。
In addition, the port P13 of the
車内コンセント１０２Ｂとプラグ３０２とが接続される際に、車内コンセント１０２ＢのポートＰ１４，Ｐ１５と、プラグ３０２のポートＰ３１，Ｐ３２とが互いに接続されることで、充放電装置１００から電気機器３００への電力供給が可能になる。ここで、電気機器３００は、電気負荷３０１及びプラグ３０２を備えており、電気負荷３０１とプラグ３０２とは電気配線３０３によって接続されている。
When the in-
また、車内コンセント１０２ＢのポートＰ１６と、プラグ３０２のポートＰ３３とが互いに接続されることで、充放電装置１００の接地電位Ｅ１と電気機器３００の接地電位Ｅ３とが接続されて等電位になる。つまり、ポートＰ１６は、充放電装置１００の接地電位Ｅ１と電気機器３００の接地電位Ｅ３とを接続する接続手段として機能する。
Further, the port P16 of the in-
充放電装置１００に電気機器３００が接続されている場合に、電気機器３００において漏電が生じたとする。漏電とは、電気機器３００において電気負荷３０１又は電気配線３０３と、電気機器３００の筐体とが短絡したことを言う。つまり、漏電が生じると、電気負荷３０１又は電気配線３０３と電気機器３００の接地電位Ｅ３（フレームグラウンド）とが短絡する。漏電が生じた場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を閉状態としていると、その漏電電流は電力線Ｌ３と接地線Ｇ１，Ｇ２とを帰還経路として、接続点Ｘ１，Ｘ２に帰還する。また、車内コンセント１０２ＢのポートＰ１６と、プラグ３０２のポートＰ３３とが接続していない場合、人体及び車両２００を介して、接地電位Ｅ３から接続点Ｘ１，Ｘ２に漏洩電流が流れる。
It is assumed that when the
このため、零相変流器１４０が設けられている位置において、電力線Ｌ１を流れる電流と電力線Ｌ２を流れる電流とが不均衡になる。零相変流器１４０は電力線Ｌ１，Ｌ２を流れる電流の不均衡を検出し、その検出信号を制御部１１０へと通知する。制御部１１０は、電力線Ｌ１，Ｌ２を流れる電流の不均衡に基づいて漏電判定を行い、漏電が生じていると判定すると、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０及びＤＣ／ＤＣ変換器１３０を制御し蓄電池２０１から電気機器３００への電力供給を停止する。
For this reason, at the position where the zero-phase
電気配線３０３では、電気負荷３０１に対してポートＰ３１側及びポートＰ３２側の両側において漏電が発生するおそれがある。例えば、電気負荷３０１とポートＰ３１との間に漏電が生じると、接続点Ｘ１の電位と、漏電が生じた箇所の電位とは等電位となる。このため、電力線Ｌ１にだけ接地線Ｇ１を接続する構成とすると、漏電が生じたとしても接地線Ｇ１を介して帰還電流が流れず、漏電を検出することができない。そこで、電気配線３０３において、電気負荷３０１に対してポートＰ３１側及びポートＰ３２側の両側に発生する漏電を検出するために、電力線Ｌ１，Ｌ２それぞれに接地線Ｇ１，Ｇ２を接続する。
In the
一方、商用電源から供給される電力を用いて蓄電池２０１を充電する場合において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２とを閉状態としていると、商用電源から供給された電流が接続点Ｘ１，Ｘ２から接地線Ｇ１，Ｇ２を通じて電力線Ｌ３及び電力ケーブル５０１を通じて接地電位４０５へと流れる。接地電位４０５へと流れた電流は地面及び接地電位４０８を介して柱上変圧器４０２へと帰還する。配電盤４０３の漏電ブレーカー４０４は、この帰還電流による電流変化を漏電として検出し、配電盤４０３から電気機器４０６及び充放電装置１００への電力供給を停止する。このため、蓄電池２０１への充電が停止されてしまう。
On the other hand, when the
そこで、制御部１１０は、接続センサ１０３の検出結果及び蓄電池２０１からＡＣ／ＤＣ変換器１２０を介して出力される出力電流量に基づいて、接続部１０２に接続されている対象が電気機器３００及び充電ケーブル５００のいずれであるかを判定する。そして、開閉制御手段としての制御部１１０は、電気機器３００が接続され放電が実施されていることを条件として、接地線Ｇ１，Ｇ２に設けられたスイッチＳＷ１，ＳＷ２を閉状態に制御する。これにより、電気機器３００において漏電が生じた場合に、その漏電の帰還経路を確保して漏電検出を可能にする。
Therefore, the
ここで、複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を同時に閉状態とすると、電力線Ｌ１，Ｌ２の一方から他方に対して、それぞれの接地線Ｇ１，Ｇ２を経路として電流が流れる。この際、経路上のコンデンサＣ１，Ｃ２や接地線Ｇ１，Ｇ２の配線抵抗などにおいて電力が消費される。そこで、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２における閉時期が重複しないようにして、複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が同時に閉状態とされることを抑止する。 Here, when the plurality of switches SW1 and SW2 are simultaneously closed, current flows from one of the power lines L1 and L2 to the other through the respective ground lines G1 and G2. At this time, power is consumed by the capacitors C1 and C2 on the path and the wiring resistance of the ground lines G1 and G2. In view of this, the closing timings of the switches SW1 and SW2 are not overlapped to prevent the plurality of switches SW1 and SW2 from being simultaneously closed.
また、制御部１１０は、充電ケーブル５００が接続され充電が実施されていることを条件として、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を開状態に制御する。これにより、接地線Ｇ１，Ｇ２を介して接地電位４０５へ電流が流れることによる漏電の誤検出を抑制することができる。
Further, the
図３に本実施形態におけるスイッチ制御処理のフロー図を示す。本処理は、制御部１１０によって繰り返し行われる。
FIG. 3 shows a flowchart of the switch control process in this embodiment. This process is repeatedly performed by the
ステップＳ０１において、インレット１０２Ａに充電ケーブル５００が接続され充電が実施されているか否かを判定する。インレット１０２Ａに充電ケーブル５００が接続され充電が実施されていると判定される場合（Ｓ０１：ＹＥＳ）、ステップＳ０２において、両スイッチＳＷ１，ＳＷ２を共に開状態のままにする開制御を行い処理を終了する。インレット１０２Ａに充電ケーブル５００が接続されておらず、充電が実施されていない場合（Ｓ０１：ＮＯ）、ステップＳ０３において、車内コンセント１０２Ｂに電気機器３００が接続され、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０から電気機器３００に電力が出力されているか否かを判定する。車内コンセント１０２Ｂに何も接続されておらず、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０から電力が出力されていないと判定される場合（Ｓ０３：ＮＯ）、ステップＳ０２において、両スイッチＳＷ１，ＳＷ２を共に開状態のままにする開制御を行い処理を終了する。
In step S01, it is determined whether the charging
車内コンセント１０２Ｂに電気機器３００が接続され、ＡＣ／ＤＣ変換器１２０から電流が出力されている場合（Ｓ０３：ＹＥＳ）、ステップＳ０４〜Ｓ０７においてスイッチＳＷ１，ＳＷ２の閉制御を行う。ステップＳ０４において、スイッチＳＷ１の閉制御の実施期間であるか否かを判定する。ここで、スイッチＳＷ１の閉制御の実施タイミングは、電気機器３００が接続され電気機器３００に対して放電が実施されている場合に、所定周期で定められている。また、スイッチＳＷ１の閉制御の実施期間は、所定の継続時間として定められている。スイッチＳＷ１の閉制御の実施期間であると判定すると（Ｓ０４：ＹＥＳ）、ステップＳ０５において、スイッチＳＷ１を閉状態、スイッチＳＷ２を開状態に制御して処理を終了する。
When
スイッチＳＷ１の閉制御の実施期間でないと判定される場合（Ｓ０４：ＮＯ）、ステップＳ０６において、スイッチＳＷ２の閉制御の実施期間であるか否かを判定する。ここで、スイッチＳＷ２の閉制御の実施タイミングは、電気機器３００が接続され電気機器３００に対して放電が実施されている場合に、所定周期で定められている。また、スイッチＳＷ２の閉制御の実施期間は、スイッチＳＷ１の閉制御の実施期間と重複しないように定められ、所定の継続時間として定められている。スイッチＳＷ２の閉制御の実施期間であると判定すると（Ｓ０６：ＹＥＳ）、ステップＳ０７において、スイッチＳＷ１を開状態、スイッチＳＷ２を閉状態に制御して処理を終了する。第２スイッチＳＷの閉制御の実施期間でないと判定した場合（Ｓ０６：ＮＯ）、ステップＳ０２において、両スイッチＳＷ１，ＳＷ２を共に開状態に制御して処理を終了する。
If it is determined that it is not the period for performing the closing control of the switch SW1 (S04: NO), it is determined in step S06 whether or not it is the period for performing the closing control of the switch SW2. Here, the closing timing of the switch SW2 is determined at a predetermined cycle when the
図４に本実施形態におけるスイッチ制御処理のタイミングチャートを示す。 FIG. 4 shows a timing chart of the switch control process in the present embodiment.
時刻Ｔ０において、電気機器３００が車内コンセント１０２Ｂに接続されて、蓄電池２０１から電気機器３００に対する放電が実施される。
At time T0,
時刻Ｔ１において、スイッチＳＷ１の閉タイミングとなり、スイッチＳＷ１が開状態から一時的に閉状態へ切り替えられる。スイッチＳＷ１が閉状態とされることで、接地線Ｇ１が導通状態となる。接地線Ｇ１が導通状態とされることで、電力線Ｌ２側における漏電を検出することができる。その後、スイッチＳＷ１が開状態とされる。 At time T1, the switch SW1 is closed and the switch SW1 is temporarily switched from the open state to the closed state. When the switch SW1 is closed, the ground line G1 becomes conductive. By making the ground line G1 conductive, it is possible to detect a leakage on the power line L2 side. Thereafter, the switch SW1 is opened.
スイッチＳＷ１が開状態とされた後、時刻Ｔ２において、スイッチＳＷ２の閉タイミングとなり、スイッチＳＷ２が開状態から一時的に閉状態へ切り替えられる。スイッチＳＷ２が閉状態とされることで、接地線Ｇ２が導通状態となる。接地線Ｇ２が導通状態とされることで、電力線Ｌ１側における漏電を検出することができる。 After the switch SW1 is in the open state, at time T2, the switch SW2 is closed and the switch SW2 is temporarily switched from the open state to the closed state. When the switch SW2 is closed, the ground line G2 becomes conductive. By making the ground line G2 conductive, it is possible to detect a leakage on the power line L1 side.
時刻Ｔ１から所定周期λ経過した時刻Ｔ３において、スイッチＳＷ１の閉タイミングとなり、スイッチＳＷ１が開状態から一時的に閉状態へ切り替えられる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２の開閉状態の切り替えを繰り返した後、時刻Ｔ４において、蓄電池２０１から電気機器３００への放電が停止される。放電が停止されている間において、スイッチＳＷ１，スイッチＳＷ２は共に開状態とされる。
At time T3 when a predetermined period λ has elapsed from time T1, the switch SW1 is closed, and the switch SW1 is temporarily switched from the open state to the closed state. After repeatedly switching the open / closed state of the switches SW1 and SW2, the discharge from the
また、時刻Ｔ１０において、充電ケーブル５００がインレット１０２Ａに接続されて、商用電源から蓄電池２０１への充電が実施される。ここで、充電ケーブル５００が接続されている場合、接続が解除される時刻Ｔ１１まで両スイッチＳＷ１，ＳＷ２は共に開状態とされる。
At time T10, charging
以下、本実施形態における効果を述べる。 Hereinafter, effects in the present embodiment will be described.
スイッチＳＷ１，ＳＷ２が接地線Ｇ１，Ｇ２に設けられており、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の閉状態及び開状態を切り替えることで、接続点Ｘ１，Ｘ２と接地電位Ｅ１との導通状態及び非導通状態を切り替えることが可能になる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２が閉状態にされていると、蓄電池２０１における放電時に電気機器３００で漏電が発生した場合に、接地線Ｇ１，Ｇ２が漏電電流の帰還経路として機能する。これにより、零相変流器１４０が検出した電力線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流の不均衡に基づいて、制御部１１０が電気機器３００に生じた漏電を適正に判定できる。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が開状態にされていると、蓄電池２０１における充電時に接地電位Ｅ１へ電流が流れ込むことが抑制される。即ち、商用電源及び電気機器３００のいずれか一方が接続部１０２に着脱可能に接続される場合に、放電時に電気機器３００での漏電を好適に判定しつつ、充電時に接地電位Ｅ１へ電流が流れ込むことを抑制することが可能となる。
Switches SW1 and SW2 are provided on the ground lines G1 and G2. By switching between the closed state and the open state of the switches SW1 and SW2, the conduction state and the non-conduction state between the connection points X1 and X2 and the ground potential E1 are switched. It becomes possible. When the switches SW1 and SW2 are in the closed state, the ground lines G1 and G2 function as a return path for the leakage current when an electric leakage occurs in the
具体的には、蓄電池２０１における充電時にスイッチＳＷ１，ＳＷ２を開状態に、蓄電池２０１における放電時にはスイッチＳＷ１，ＳＷ２を閉状態に制御する。このような制御を行うことで、放電時には電気機器３００における漏電を検出しつつ、充電時は接地電位Ｅ１ひいては接地電位４０５に電流が流れ込むことを抑制できる。
Specifically, the switches SW1 and SW2 are controlled to be opened when the
電力線Ｌ１，Ｌ２それぞれに接地線Ｇ１，Ｇ２を接続する。これにより、電気負荷３０１とポートＰ３１との間、及び、電気負荷３０１とポートＰ３２との間の電気配線３０３において生じる漏電の双方を検出することが可能になる。
Ground lines G1 and G2 are connected to power lines L1 and L2, respectively. As a result, it is possible to detect both electric leakage occurring in the
複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２における閉時期が重複しないようにして、複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２が同時に閉状態とされることを抑止する。これにより、一の電力線から他の電力線に対して電流が流れることを抑制し、コンデンサＣ１，Ｃ２や配線抵抗における電力消費を抑制することが可能になる。 A plurality of switches SW1 and SW2 are prevented from being simultaneously closed by preventing the closing timings of the plurality of switches SW1 and SW2 from overlapping. Thereby, it is possible to suppress a current from flowing from one power line to another power line, and to suppress power consumption in the capacitors C1 and C2 and the wiring resistance.
接続手段としてのポートＰ１６は、電気機器３００の接地電位Ｅ３と、充放電装置１００の接地電位Ｅ１とを接続する。これにより、移動体である車両２００のフレームグラウンド、即ち、充放電装置１００のフレームグラウンドが地面（アース）と絶縁している構成であったとしても、電気機器３００において漏電が生じた場合に、その漏電電流を充放電装置１００の接地電位Ｅ１に帰還させることが可能になる。このため、漏電を確実に検出することが可能となる。
The port P16 as a connection means connects the ground potential E3 of the
（その他の実施形態）
・放電中において、常に両スイッチＳＷ１，ＳＷ２のいずれか一方を閉状態とする構成としてもよい。この構成にすることで、接地線Ｇ１と接地線Ｇ２とによって形成される経路における電力消費を抑制しつつ、電気機器３００において漏電が発生した場合に、好適に漏電を検出することが可能になる。
(Other embodiments)
-It is good also as a structure which always makes either one of both switches SW1 and SW2 closed during discharge. With this configuration, it is possible to suitably detect a leakage when a leakage occurs in the
・放電中において、常に両スイッチＳＷ１，ＳＷ２を共に閉状態とする構成としてもよい。この構成にすることで、電気機器３００において漏電が発生した場合に、より早く漏電を検出することが可能になる。
-It is good also as a structure which always makes both switches SW1 and SW2 into a closed state during discharge. With this configuration, when a leakage occurs in the
・スイッチＳＷ１，ＳＷ２を共に閉状態とする構成とし、更に、その閉制御を所定周期で実施する。そして、その閉制御の周期を、スイッチＳＷ１，スイッチＳＷ２が閉状態とされている時間と比較して、長く設定する。この場合、漏電検出を行いつつ、コンデンサＣ１，Ｃ２などにおける電力消費を抑制することが可能になる。なお、閉状態とする時間を短くすることで、電力消費をより抑制することが可能になる。 -The switches SW1 and SW2 are both closed, and the closing control is performed at a predetermined cycle. Then, the cycle of the closing control is set to be longer than the time during which the switches SW1 and SW2 are in the closed state. In this case, it is possible to suppress power consumption in the capacitors C1, C2, etc. while detecting leakage. Note that power consumption can be further suppressed by shortening the time for the closed state.
・充放電装置１００の接地電位Ｅ１と電気機器３００の接地電位Ｅ３とを接続するためのポートＰ１６を省略する構成としてもよい。この場合、充放電装置１００の接地電位Ｅ１と電気機器３００の接地電位Ｅ３とがアースや人体を介して接続されていれば、電気機器３００において漏電が生じた場合にアースや人体を介して充放電装置１００の接地電位Ｅ１へと漏電電流が帰還し、漏電を検出することが可能になる。
The port P16 for connecting the ground potential E1 of the charging / discharging
・電力線Ｌ１，Ｌ２のそれぞれに、接地線Ｇ１，Ｇ２を設ける構成としたが、一方の電力線にのみ接地線を設ける構成としてもよい。 -Although it was set as the structure which provides the ground lines G1, G2 in each of the power lines L1, L2, it is good also as a structure which provides a ground line only in one power line.
・電流検出手段として、零相変流器１４０を用いたが、電力線Ｌ１，Ｌ２に対してそれぞれ変流器を設ける構成としてもよい。その変流器が検出した電流値に基づいて、電力線Ｌ１，Ｌ２に流れる電流値の総和を制御部１１０が算出し、その算出値が０［Ａ］か否かを判定することで、電気機器３００における漏電の発生を判定できる。
-Although the zero phase
・充放電装置１００は、車両以外に、移動可能である他の移動体に搭載されるものであってもよく、例えば、家庭用蓄電装置などに搭載されるものであってもよい。
The charging / discharging
・充放電装置１００に入力及び出力される電力は、単相交流電力に代えて、三相交流電力に変更されてもよい。
-The electric power input and output to the charging / discharging
・電気機器３００に代えて、住宅４０１に電力を供給する電力供給用ケーブルがインレット１０２Ａに接続される構成としてもよい。電力供給用ケーブルは、インレット１０２Ａと家庭用コンセント４０７とを接続し、配電盤４０３を介して蓄電池２０１から電気機器４０６への電力供給を可能にする。この場合、接続センサ１０３がインレット１０２Ａに接続されたケーブルが充電用ケーブル及び電力供給用ケーブルのいずれであるかを検出し、その結果を制御部１１０に通知する構成とするとよい。接続センサ１０３から検出結果を受信した制御部１１０は、ケーブルの種類に応じて電力変換装置１０１を制御し、蓄電池２０１における充電及び放電のいずれか一方を実施する。更に、接続されたケーブルが充電用ケーブルであると接続センサ１０３に検出された場合に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を開状態に制御するとよい。また、接続されたケーブルが電力供給用ケーブルであると接続センサ１０３に検出された場合に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を閉状態に制御するとよい。
Instead of the
１００…充放電装置、１０１…電力変換装置、１０２…接続部、１１０…漏電判定手段、１４０…零相変流器（電流検出手段）、２０１…蓄電池、３００…電気機器、Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ、Ｅ１…接地電位、Ｇ１，Ｇ２…接地線、Ｌ１，Ｌ２…電力線、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ（開閉手段）、Ｘ１，Ｘ２…接続点。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記交流電源及び前記電気機器のいずれか一方が着脱可能に接続される接続部（１０２）と前記電力変換装置とを接続し、交流電流が流れる複数の電力線（Ｌ１，Ｌ２）と、
前記複数の電力線に設けられ、その複数の電力線にそれぞれ流れる電流を検出する電流検出手段（１４０）と、
前記電流検出手段によって検出される電流値に基づいて前記電気機器における漏電を判定する漏電判定手段（１１０）と、
前記電力線において、前記電流検出手段より前記電力変換装置側の接続点（Ｘ１，Ｘ２）と、接地電位（Ｅ１）とを接続して接地する接地線（Ｇ１，Ｇ２）と、
前記接地線に設けられるコンデンサ（Ｃ１，Ｃ２）と、
前記接地線に設けられ、前記接続点と前記接地電位との接続の開閉を行う開閉手段（ＳＷ１，ＳＷ２）と、を備えることを特徴とする充放電装置（１００）。 Connected to the storage battery (201), converts the power supplied from the AC power source to DC and charges the storage battery, converts the power supplied from the storage battery to AC and discharges it to the electrical device (300) A power converter (101) for performing
A plurality of power lines (L1, L2) through which an alternating current flows, connecting the power converter with a connection part (102) to which either one of the AC power supply or the electric device is detachably connected;
Current detection means (140) provided on the plurality of power lines and detecting currents flowing through the plurality of power lines, respectively;
A leakage determination means (110) for determining a leakage in the electrical device based on a current value detected by the current detection means;
In the power line, the connection points (X1, X2) on the power converter side of the current detection means and the ground potential (E1) are connected and grounded (G1, G2),
Capacitors (C1, C2) provided on the ground wire;
Opening / closing means (SW1, SW2) provided on the ground line for opening / closing a connection between the connection point and the ground potential.
前記開閉手段は、前記複数の電力線の接続点と前記接地電位との間にそれぞれ設けられ、
前記開閉制御手段は、前記複数の電力線に設けられている各開閉手段をそれぞれ制御することを特徴とする請求項２に記載の充放電装置。 The ground line is provided for each of the plurality of power lines,
The opening / closing means is provided between a connection point of the plurality of power lines and the ground potential,
The charging / discharging device according to claim 2, wherein the opening / closing control means controls each opening / closing means provided in the plurality of power lines.
前記移動体のフレームグラウンドを前記充放電装置の接地電位（Ｅ１）とし、その接地電位（Ｅ１）に前記電気機器の接地電位（Ｅ３）を接続する接続手段（Ｐ１６）を備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の充放電装置。 The charging / discharging device is mounted on a movable body (200) capable of movement,
The vehicle ground includes a grounding potential (E1) of the charging / discharging device, and connecting means (P16) for connecting the grounding potential (E3) of the electric device to the grounding potential (E1). The charging / discharging apparatus of any one of Claims 2 thru | or 5.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019149506A (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-05 | 三菱電機株式会社 | Gas laser oscillator and gas laser processing apparatus |
| US20220109382A1 (en) * | 2020-10-01 | 2022-04-07 | Fuji Electric Co., Ltd. | Power conversion device |
-
2013
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