説明

自動車用充電システムのアース線の断線検出回路

【課題】自動車用充電ケーブルのアース線の断線を、通信線を用いることなく簡便に検出できる低コストの断線検出回路を提供する。
【解決手段】第1の電源線11と第2の電源線12とアース線13とを含む自動車用充電ケーブルのアース線13の断線検出回路である。この回路は、アース線13と第1の電源線11との線間電圧を検出する第1の検出回路16と、アース線13と第2の電源線12との線間電圧を検出する第2の検出回路17とを備える。これらの検出回路は共に等しい分圧抵抗19〜23を備え、かつそれぞれの分圧抵抗と電源線との間にダイオード18、21を介在させたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気自動車(EV)への充電時に使用される自動車用充電システムのアース線が断線していないか否かを簡便に検出できるアース線の断線検出回路に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電気自動車(EV)への充電は、分電盤と自動車側の受電コネクタとの間を自動車用充電ケーブル(特許文献1)により接続して行われる。この充電ケーブル、充電ケーブルが接続されている充電ボックス及び電気自動車は人が触れるものであるため、人体を保護するために人が触れる部分のアースを確保する必要がある。このため充電ケーブルにはアース線が組み込まれ分電盤のアース端子を介して地面に接地されている。また充電ケーブルにはアース線のほかに、第1の電源線と第2の電源線とが組み込まれている。さらにこのほか、通信線が組み込まれている。
【0003】
充電ケーブルを自動車側の受電コネクタに接続するとアース線は車のボディと導通する構造となっており、またアース線の他端は分電盤のアース端子を介して接地されている。このため人が車に触れた状態で万一漏電が起こっても、人体はアース線によって保護されることとなる。
【0004】
また、充電ケーブルの途中(自動車の受電コネクタに近い部分)には漏電検出部を内蔵した保護装置(CCID)が設置されており、その内部には給電リレーが収納されている。充電時には自動車側から通信線とアース線に信号を流し、給電リレーを動作させて充電の開始や終了を制御している。この制御を確実に行うために、自動車から保護装置の間は充電中に絶えず通信をしており通信が正常に行われない場合には、アース線の断線が1つの要因として考えられるため異常を検出することが可能である。しかし充電ケーブルのうち保護装置と分電盤との間の区間には通信線が設けられていない。このためこの区間については、自動車からアース線の断線を検出することができず、もしその区間でアース線が断線した場合には感電事故につながる危険性がある。
【0005】
なお、アース線の断線を検出する方法としては、アース線にパルス信号を一定間隔で発信することによって断線の有無を確認する方法(特許文献1)も考えられる。しかしこの方法は接地環境に依存するため、接地抵抗を測定して調整を行う必要があり、専門家による作業が必要であるうえに複雑で高コストの検出機器が必要となるという問題がある。
【特許文献1】特開平8−293374号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って本発明の目的は、自動車用充電システムに組み込まれているアース線の断線を、通信線を用いることなく簡便に検出できる低コストの断線検出回路を提供することである。また本発明の他の目的は、100V充電時にも200V充電時にも共用できるアース線の断線検出回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、第1の電源線と第2の電源線とアース線とを含む自動車用充電システムのアース線の断線検出回路であって、アース線と第1の電源線との線間電圧を検出する第1の検出回路と、アース線と第2の電源線との線間電圧を検出する第2の検出回路とを備え、これらの検出回路は分圧抵抗を備え、かつそれぞれの分圧抵抗と電源線との間にダイオードを介在させたことを特徴とするものである。なおこの断線検出回路は、充電ケーブルの途中、あるいは充電ボックスの内部に組み込むことができる。
【0008】
また、請求項3に記載の本発明の断線検出回路は、第1の電源線と第2の電源線とアース線とを含む自動車用充電システムのアース線の断線検出回路であって、前記断線検出回路はアース線と第1の電源線との線間電圧を検出する検出回路からなり、該検出回路は分圧抵抗と、該分圧抵抗と電源線との間に介在させたダイオードとからなるものとしてもよい。
【発明の効果】
【0009】
本発明の自動車用充電システムのアース線の断線検出回路によれば、給電電圧が異なる場合にも検出点に同じ電位差が現れるので、100V充電時にも200V充電時にもアース線の断線を簡便かつ正確に検出することができる。しかもそれぞれの分圧抵抗と電源線との間にダイオードを介在させたことにより、アース線の断線時にライン電圧が検出回路に回りこむことを防止することができる。本発明の回路は小型かつ安価であるから、自動車用充電ケーブルの内部に組み込むことができ、アース線の断線に伴う感電事故の防止に効果的である。
【0010】
また、請求項3に記載の本発明の断線検出回路は、第1の電源線と第2の電源線とアース線とを含む自動車用充電システムのアース線の断線検出回路であって、前記断線検出回路はアース線と第1の電源線との線間電圧を検出する検出回路からなり、該検出回路は分圧抵抗と、該分圧抵抗と電源線との間に介在させたダイオードとからなるものとすることにより、非常に簡単な構成でアース線の断線を検出することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図1において、1は分電盤、2はこの分電盤1の二次側に接続された充電ボックス、3は自動車用充電ケーブル、4は電気自動車である。充電時には自動車用充電ケーブル3の先端は電気自動車4の受電コネクタ5に接続される。この自動車用充電ケーブル3の途中には保護装置6が取り付けられている。この保護装置6の内部には、漏電検出部7と接点8の開閉制御部9とが収納されている。自動車用充電システムとは前記分電盤1から充電ボックス2を経由して自動車用充電ケーブル3にて電気自動車4に至るまでの一連の充電システムを意味するものである。
【0012】
この開閉制御部9に電気自動車4から開閉信号を送るために、自動車用充電ケーブル3の保護装置6よりも先端側には通信線10が組み込まれている。また自動車用充電ケーブル3の内部には、第1の電源線11と第2の電源線12とアース線13とが組み込まれている。なお100V充電の場合には、第1の電源線11と第2の電源線12とは分電盤1の二次側のL1相とN相に接続され、200V充電の場合には、第1の電源線11と第2の電源線12とは分電盤1の二次側のL1相とL2相に接続される。このほか、保護装置6の内部には本発明に係る断線検出回路14と断線判定回路15とが収納されている。以下にその詳細を、図2を参照しつつ説明する。
【0013】
図2に示すように、本発明に係る断線検出回路14は、第1の検出回路16と第2の検出回路17とを備えている。第1の検出回路16は、第1の電源線11とアース線13との間に、ダイオード18、第1分圧抵抗19、第2分圧抵抗20を直列に接続したものである。また第2の検出回路17は、第2の電源線12とアース線13との間に、ダイオード21、第3分圧抵抗22、第4分圧抵抗23を直列に接続したものである。双方の検出回路16、17はアース線13に並列接続されている。なおダイオード18とダイオード21は、図2に示すように同一方向とする。そして各分圧抵抗の中間点を検出点A、Bとし、これらの点において検出された電圧(アース線13との電位差)を断線判定回路15に出力している。
【0014】
なお、この実施形態では100V充電の場合と200V充電の場合とでは第2の電源線12の相が変わることとなるが、第1分圧抵抗19、第2分圧抵抗20の抵抗値は、第3分圧抵抗22、第4分圧抵抗23の抵抗値と同一としておけばよい。以下にこの回路の作用を説明する。
【0015】
先ず100V充電の場合には、上記したように第1の電源線11はL1相に接続され、第2の電源線12はN相に接続される。この状態においてアース線13が健全であれば、第1の検出回路16の両端にはL1相の対地電圧である100Vが加わることとなり、検出点Aでは抵抗の分圧比によって定まる一定電圧(例えば1V)が検出される。しかしアース線13が断線している場合にはダイオード18とダイオード21との作用によって第1の検出回路16には電流が流れず、従って検出点AではゼロVが検出される。このように100V充電の場合には、検出点Aにおける検出電圧が一定電圧であるかゼロであるかによってアース線13の断線の有無を検出できる。断線判定回路15が断線と判定した場合には、開閉制御部9が接点8を開いて充電を禁止あるいは停止する。なお、100V充電の場合にはN相に接続された第2の電源線12の対地電圧はゼロVであるから、アース線13が健全であっても第2の検出回路17のB点における電圧はゼロである。
【0016】
なお、分電盤内で電源線11と電源線12との接続が逆になった場合には、正常時の一定電圧は検出点Bに現れ、検出点Aの電圧がゼロとなる。よって100V充電の場合には、検出点A及びBのいずれの電圧もゼロとなった場合に異常と判定する。また、検出点Aの断線判定回路15の素子と検出点Bの断線判定回路15の素子を全く同じ構成とすることができる。
【0017】
次に200V充電の場合には、上記したように第1の電源線11はL1相に接続され、第2の電源線12はL2相に接続される。この状態においてアース線13が健全であれば、第1の検出回路16の両端には100V充電の場合と同じくL1相の対地電圧である100Vが加わることとなり、検出点Aでは抵抗の分圧比によって定まる一定電圧(例えば1V)が検出される。また第2の検出回路17の両端にはL2相の対地電圧である100Vが加わることとなり、検出点Bでは抵抗の分圧比によって定まる一定電圧が検出される。上記したように第1分圧抵抗19、第2分圧抵抗20の抵抗値を第3分圧抵抗22、第4分圧抵抗23の抵抗値と同一としておけば、検出点Bにおいても例えば1V)が検出される。
【0018】
このようにL1相の対地電圧とL2相の対地電圧とはともに100Vの一定値であるから、アース線13が健全であれば、検出点Aでも検出点Bでも同一の一定電圧が検出される。またアース線13が断線している場合には、ダイオード18とダイオード21との作用によっていずれの検出回路にも電流が流れないので検出点Aでも検出点Bでも検出電圧は0Vとなる。このため、検出点Aと検出点Bの検出電圧によってアース線13の断線を簡便かつ正確に検出できることとなり、断線判定回路15が断線と判定した場合には、開閉制御部9が接点8を開いて充電を禁止あるいは停止する。なお断線の判断は、検出点A、Bにおける検出電圧がともに0Vとなった場合に行えばよい。従って、200Vで給電する場合にも全く同じ断線検出回路15を使用することが可能となり、充電ボックス2に接続するコネクタの形状をアダプタ等で変換するのみで共通の充電ケーブル3を使用することが可能となる。
【0019】
なお、ダイオード18、21を省略した場合には第1の検出回路16と第2の検出回路17、18との間でライン電圧の回りこみが発生し、上記した本願発明の作用効果を得ることができなくなる。
【0020】
上記したように、本願発明の検出回路によればアース線13の断線を簡便かつ正確に検出することができる。しかも100V充電の場合にも200V充電の場合にも、検出回路の切り替えは不要であり、検出点A、Bにおける検出電圧がともに0Vとなった場合にアース線13の断線と判定するという単一の判断基準によって、処理することが可能である。
【0021】
上記した実施形態では充電ケーブル3の途中に保護装置6が設置され、その内部に検出回路14を組み込んだものとしたが、保護装置6が充電ボックス2に組み込まれているものとしてもよい。この場合には、本発明のアース線の断線検出回路は充電ボックスから分電盤までの接続線24の内部に組み込まれた内部のアース線と分電盤のアース端子からグランドへのアース線の断線を検出するものである。すなわち、上記実施形態では、自動車用充電システムとは前記分電盤1から充電ボックス2を経由して保護装置6までの自動車用充電システムのアース線の断線を検出するものである。
【0022】
なお、図3に示すように、第1の電源線11と第2の電源線12とアース線13とを含む自動車用充電ケーブルのアース線の断線検出回路16は、アース線と第1の電源線との線間電圧のみを検出するものとしてもよい。この場合には、検出点Aの電圧がゼロとなった場合に断線があったものと判定する断線判定回路を設ければよい。これによって、非常に簡単な構成でアース線の断線を検出することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の好ましい実施形態を示す全体図である。
【図2】本発明の要部を示す回路図である。
【図3】請求項3の発明の実施形態の要部を示す回路図である。
【符号の説明】
【0024】
1 分電盤
2 充電ボックス
3 自動車用充電ケーブル
4 電気自動車
5 受電コネクタ
6 保護装置
7 漏電検出部
8 接点
9 開閉制御部
10 通信線
11 第1の電源線
12 第2の電源線
13 アース線
14 断線検出回路
15 断線判定回路
16 第1の検出回路
17 第2の検出回路
18 ダイオード
19 第1分圧抵抗
20 第2分圧抵抗
21 ダイオード
22 第3分圧抵抗
23 第4分圧抵抗
24 接続線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の電源線と第2の電源線とアース線とを含む自動車用充電システムのアース線の断線検出回路であって、
アース線と第1の電源線との線間電圧を検出する第1の検出回路と、アース線と第2の電源線との線間電圧を検出する第2の検出回路とを備え、
これらの検出回路は分圧抵抗を備え、
かつそれぞれの分圧抵抗と電源線との間にダイオードを介在させたことを特徴とする自動車用充電システムのアース線の断線検出回路。
【請求項2】
断線検出回路が充電ケーブルの途中、あるいは充電ボックスの内部に組み込まれたものであることを特徴とする請求項1に記載の自動車用充電システムのアース線の断線検出回路。
【請求項3】
第1の電源線と第2の電源線とアース線とを含む自動車用充電システムのアース線の断線検出回路であって、
前記断線検出回路はアース線と第1の電源線との線間電圧を検出する検出回路からなり、
該検出回路は分圧抵抗と、該分圧抵抗と電源線との間に介在させたダイオードとからなることを特徴とする自動車用充電システムのアース線の断線検出回路。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2010−124578(P2010−124578A)
【公開日】平成22年6月3日(2010.6.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−295121(P2008−295121)
【出願日】平成20年11月19日(2008.11.19)
【出願人】(000227401)日東工業株式会社 (374)
【Fターム(参考)】