電源装置
【課題】 万が一電源ケーブルが切断されても感電などの二次災害を引き起こさない安全性に優れた電源装置を提供する。
【解決手段】 所定の電圧を持つ交流電源を供給する、複数の電源供給端子（８ａ、８ｂ）を持つ電源ソケット（８）を備えた電源装置（５）は、前記複数の電源供給端子（８ａ、８ｂ）の電位がそれぞれ第１の所定電位（ＤＣ１００Ｖ）と前記第１の所定電位より低い第２の所定電位（Ｖｒｅｆ）とに周期的に変化するか否かに基づき前記電源ソケット（８）までの電源供給経路（６）の断線の有無を判定する判定手段（１５）と、前記判定手段で前記電源供給経路の断線が判定されたときに前記電源ソケットへの電源供給を遮断する遮断手段（１５）とを備える。
【解決手段】 所定の電圧を持つ交流電源を供給する、複数の電源供給端子（８ａ、８ｂ）を持つ電源ソケット（８）を備えた電源装置（５）は、前記複数の電源供給端子（８ａ、８ｂ）の電位がそれぞれ第１の所定電位（ＤＣ１００Ｖ）と前記第１の所定電位より低い第２の所定電位（Ｖｒｅｆ）とに周期的に変化するか否かに基づき前記電源ソケット（８）までの電源供給経路（６）の断線の有無を判定する判定手段（１５）と、前記判定手段で前記電源供給経路の断線が判定されたときに前記電源ソケットへの電源供給を遮断する遮断手段（１５）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、詳しくは、自動車などで使用される、所定の電圧を持つ交流電源を供給するための電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等車両（以下「車両」という。）は、より一層の使い勝手や利便性の向上が図られており、たとえば、車内で家電製品を使用できるようにするために、交流電圧用の電源ソケットを備えた車両も一般化してきているが、家電製品の中には車載電装品に比べて遙かに多くの電力を消費するものが存在することから、オーバロード（過電流）対策は不可欠である。
【０００３】
かかる対策としては、たとえば、下記の特許文献１に記載された技術（以下、従来技術という。）が知られている。この従来技術では、交流電圧系に流れる電流を検出し、この検出電流が設定値を越えたときに、交流電圧系にオーバロードが発生したと判断して、電源ソケットへの交流電圧供給を遮断するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特聞平９−７４６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術にあっては、交流電圧系のオーバロード対策の点で有益であるものの、以下の点で不十分であり、未だ改善すべき余地がある。
【０００６】
稀に起こる事例として、交通事故によって車体が大きく損壊し、電源ソケットにつながる電源ケーブルが切断される場合を想定する。一般的に、この種の電源ケーブルは、二本の被膜導線を絶縁外皮で覆った構造を有しており、強い力で切断されたときには、その切断部分で二本の導線が剥き出しになる（導体が露出する）ことがある。さて、この二本の導線間の電位は、電源装置で作られた交流電圧であり、国・地域によって電圧値が規定されている。その規定値は、例えば日本では１００Ｖ、米国およびカナダでは１１５Ｖ、欧州の多くの国では２３０Ｖ、などである。このように、１００Ｖかそれを上回る電位差があるときに、剥き出し状態である二本の導線に、車両の乗員や救助者等が誤って触れてしまったときには、感電などの二次災害を引き起こすという安全上の問題点がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、万が一電源ケーブルが切断されても感電などの二次災害を引き起こさない安全性に優れた電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、所定の電圧を持つ交流電源を供給する、複数の電源供給端子を持つ電源ソケットを備えた電源装置において、前記複数の電源供給端子の電位がそれぞれ第１の所定電位と前記第１の所定電位より低い第２の所定電位とに周期的に変化するか否かに基づき前記電源ソケットまでの電源供給経路の断線の有無を判定する判定手段と、前記判定手段で前記電源供給経路の断線が判定されたときに前記電源ソケットへの電源供給を遮断する遮断手段とを備えたことを特徴とする電源装置である。
請求項２記載の発明は、所定の電圧を持つ交流電源を供給する、複数の電源供給端子を持つ電源ソケットを備えた電源装置において、前記複数の電源供給端子のいずれか一つの電位が第１の所定電位と前記第１の所定電位より低い第２の所定電位とに周期的に変化するか否かに基づき前記電源ソケットまでの電源供給経路の断線の有無を判定する判定手段と、前記判定手段で前記電源供給経路の断線が判定されたときに前記電源ソケットへの電源供給を遮断する遮断手段とを備えたことを特徴とする電源装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、電源ソケットまでの電源供給経路（電源ケーブル）に断線が発生すると、電源ソケットへの電源供給が遮断される。このため、断線によって露出した電源ケーブルの導体部分に人が触れたとしても、感電などの二次災害を引き起こすことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等（以下「周知事項」）についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。
【００１１】
図１は、全体的なシステム構成図である。この図において、車両１のエンジンルーム２に設置されたバッテリ３の負極端子３ａは車両１のボディ１ａに接続されており、バッテリ３の正極端子３ｂは配線４を介して、ダッシュボード内などに配置されたＤＣ／ＡＣインバータ５に接続されている。なお、配線４の途中にヒューズなどの過電流対処手段が含まれていてもよい。
【００１２】
ＤＣ／ＡＣインバータ５は、バッテリ３から供給された直流電圧（ＤＣ１２Ｖとする。）を、商用電源電圧に相当する交流電圧（単層のＡＣ１００Ｖとする。）に変換し、そのＡＣ１００Ｖをハーネス６を介して、たとえば、荷室７の壁面等に設けられた電源ソケット８に出力する。
【００１３】
図２は、ＤＣ／ＡＣインバータ５を含む系統図である。この図において、ＤＣ／ＡＣインバータ５は、直流電圧昇圧用のＤＣ／ＤＣ変換器９、直交変換用のＤＣ／ＡＣ変換器１０、高調波等の不要信号を除去するための二つのフィルタ（以下、第１のフィルタ１１、第２のフィルタ１２）、電源ソケット８の各端子電圧（一方端子８ａの電圧と他方端子８ｂの電圧）を検出するための二つの電圧検出器（以下、第１の電圧検出器１３、第２の電圧検出器１４）、ＤＣ／ＡＣ変換器１０の直交変換処理やハーネス６の切断時対策処理（交流電圧出力停止処理）などを実行する制御部１５、及び、交流電圧出力停止時に警告を発する警告灯１６を含んで構成されている。
【００１４】
また、ハーネス６は、第１のフィルタ１１と電源ソケット８の一方端子８ａとを接続する第１のライン６ａと、第２のフィルタ１２と電源ソケット８の他方端子８ｂとを接続する第２のライン６ｂと、電源ソケット８の一方端子８ａと第１の電圧検出器１３とを接続する第３のライン６ｃと、電源ソケット８の他方端子８ｂと第２の電圧検出器１４とを接続する第４のライン６ｄとを共通の外皮（図３の外皮２４参照）で覆って構成されている。
【００１５】
図３は、電源ソケット８とハーネス６の外観図である。この図において、電源ソケット８は、開閉可能な蓋１７を有する本体１８に形成された二つの平行穴１９の内部に一方電極８ａと他方電極８ｂとを埋設して構成されている。
【００１６】
一方、ハーネス６は、四本のライン（第１〜第４のライン６ａ〜６ｄ）の各々を絶縁被膜２０〜２３で覆うと共に、それらを共通の外皮２４でまとめた構造となっており、さらに、第１のライン６ａと第３のライン６ｃの各端部が電源ソケット８の一方端子８ａに接続され、第２のライン６ｂと第４のライン６ｄの各端部が電源ソケット８の他方端子８ｂに接続されている。なお、この図では、第１〜第４のライン６ａ〜６ｄと電源ソケット８の一方端子８ａ及び他方端子８ｂとの接続部分が剥き出し状態で描かれているが、これは図示の都合である。安全のための何らかの手段、たとえば、保護カバーや樹脂封止などを用いて外部と電気的に絶縁されていることは当然である。
【００１７】
再び図２に戻って説明を続けると、ＤＣ／ＤＣ変換器９は、バッテリ３から供給されたＤＣ１２Ｖを所定の直流高電圧（以下、ＤＣ１００Ｖとする。）に昇圧してＤＣ／ＡＣ変換器１０に出力する。ＤＣ／ＡＣ変換器１０は、制御部１５からの制御を受けながら、ＤＣ１００Ｖを商用電源電圧相当の交流電圧（以下、ＡＣ１００Ｖとする。）に変換し、そのＡＣ１００Ｖを二つのフィルタ１１、１２とハーネス６を介して電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂに出力する。
【００１８】
ここで、本実施形態のＤＣ／ＡＣインバータ５は、商用電源電圧の波形（正弦波）に近い方形波状の疑似正弦波を出力する簡易型インバータである。このような簡易型インバータは、安価で小さいというメリットから、今日、車載用をはじめとした様々な用途で用いられている。したがって、本実施形態においても、かかる簡易型インバータをＤＣ／ＡＣインバータ５として使用することにするが、これは、コストメリットを勘案した上でのものであり、発明の思想上は、商用電源電圧の波形相当の綺麗な正弦波交流を出力する高性能なインバータの使用を排除しない。
【００１９】
ここで、本実施形態のＤＣ／ＡＣインバータ５における交流電圧の出力動作について説明する。
図４は、ＤＣ／ＡＣインバータ５に含まれるＤＣ／ＡＣ変換器１０の出力回路２５の構成図である。この図において、出力回路２５は、四つのスイッチ素子（以下、第１〜第４のスイッチ素子２６〜２９）と、二つの論理反転素子（以下、第１の論理反転素子３０、第２の論理反転素子３１）とを備えており、ＤＣ／ＤＣ変換器９の出力（ＤＣ１００Ｖ）とＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａ（この二次側グランド５ａと車両１のボディ１ａとは電気的に絶縁されている。）との間に、第１及び第２のスイッチ素子２６、２７と、第３及び第４のスイッチ素子２８、２９とを並列に接続すると共に、制御部１５の第１の制御信号（Ｃ１）出力と第２のスイッチ素子２７のゲートとの間に第１の論理反転素子３０を入れ、且つ、制御部１５の第２の制御信号（Ｃ２）出力と第４のスイッチ素子２９のゲートとの間に第２の論理反転素子３１を入れて構成し、さらに、第１のスイッチ素子２６と第２のスイッチ素子２７の間のノードＮ１を第１のフィルタ１１に接続し、第３のスイッチ素子２８と第４のスイッチ素子２９の間のノードＮ２を第２のフィルタ１２に接続して構成されている。
【００２０】
このような構成によれば、制御部１５からの第１の制御信号（Ｃ１）と第２の制御信号（Ｃ２）の論理の組み合わせに応じて四つのスイッチ素子（第１〜第４のスイッチ素子２６〜２９）のオンオフを個別に制御することができる。
【００２１】
そして、それらの組み合わせごとに、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの各々の電位を、ＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａの電位に相当する基準電位（以下、Ｖｒｅｆという。）からＤＣ１００Ｖ相当の電位へと所定周期（商用電源周波数の周期；たとえば、毎秒６０Ｈｚの周期）で方形波状に変化させて、ＤＣ１００Ｖの略２倍相当のピークｔｏピーク電圧を持つ擬似正弦波状の交流電圧波形を出力することができる。ＤＣ１００Ｖは発明の要旨に記載の「第１の所定電位」に相当し、Ｖｒｅｆは第１の所定電位より低い「第２の所定電位」に相当する。
【００２２】
ここで、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの双方の電位を基準電位Ｖｒｅｆにするためには、出力回路２５の第２のスイッチ素子２７と第４のスイッチ素子２９だけをオンにすればよく、それには、制御部１５からの第１の制御信号（Ｃ１）と第２の制御信号（Ｃ２）とを共にロー論理（Ｌ）にすればよい。このようにすると、第１のスイッチ素子２６と第３のスイッチ素子２８がオフとなり、第２のスイッチ素子２７と第４のスイッチ素子２９がオンになるから、各ノードＮ１、Ｎ２がオン状態の第２のスイッチ素子２７と第４のスイッチ素子２９を介してＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａにつながり、その結果、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの双方の電位が基準電位Ｖｒｅｆになる。
【００２３】
また、電源ソケット８の一方端子８ａの電位をＤＣ１００Ｖ相当の電位にすると共に、電源ソケット８の他方端子８ｂの電位を基準電位Ｖｒｅｆにするためには、出力回路２５の第１のスイッチ素子２６と第４のスイッチ素子２９だけをオンにすればよく、それには、制御部１５からの第１の制御信号（Ｃ１）をハイ論理（Ｈ）にすると共に、制御部１５からの第２の制御信号（Ｃ２）をロー論理（Ｌ）にすればよい。このようにすると、第１のスイッチ素子２６と第４のスイッチ素子２９がオンとなり、第２のスイッチ素子２７と第３のスイッチ素子２８がオフになるから、一方のノードＮ１がオン状態の第１のスイッチ素子２６を介してＤＣ／ＤＣ変換器９の出力（ＤＣ１００Ｖ）につながり、且つ、他方のノードＮ２がオン状態の第４のスイッチ素子２９を介してＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａにつながり、その結果、電源ソケット８の一方端子８ａの電位がＤＣ１００Ｖ相当の電位になると共に、他方端子８ｂの電位が基準電位Ｖｒｅｆになる。
【００２４】
また、電源ソケット８の他方端子８ｂの電位をＤＣ１００Ｖ相当の電位にすると共に、電源ソケット８の一方端子８ａの電位を基準電位Ｖｒｅｆにするためには、出力回路２５の第２のスイッチ素子２７と第３のスイッチ素子２８だけをオンにすればよく、それには、制御部１５からの第１の制御信号（Ｃ１）をロー論理（Ｌ）にすると共に、制御部１５からの第２の制御信号（Ｃ２）をハイ論理（Ｈ）にすればよい。このようにすると、第１のスイッチ素子２６と第４のスイッチ素子２９がオフとなり、第２のスイッチ素子２７と第３のスイッチ素子２８がオンになるから、他方のノードＮ２がオン状態の第３のスイッチ素子２８を介してＤＣ／ＤＣ変換器９の出力（ＤＣ１００Ｖ）につながり、且つ、一方のノードＮ１がオン状態の第２のスイッチ素子２７を介してＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａにつながり、その結果、電源ソケット８の他方端子８ｂの電位がＤＣ１００Ｖ相当の電位になると共に、一方端子８ａの電位が基準電位Ｖｒｅｆになる。
【００２５】
図５は、以上の説明をまとめたＤＣ／ＡＣインバータ５の動作マトリクス図である。この図に示すように、第１の制御信号（Ｃ１）と第２の制御信号（Ｃ２）の論理の組み合わせに応じて四つのスイッチ素子（第１〜第４のスイッチ素子２６〜２９）のオンオフを個別に制御することにより、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの各々の電位を、ＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａの電位に相当する基準電位（以下、Ｖｒｅｆという。）からＤＣ１００Ｖ相当の電位へと変化させることができる。
【００２６】
ここで、第１の制御信号（Ｃ１）と第２の制御信号（Ｃ２）の組み合わせを図中の三つのモード（Ｍ１〜Ｍ３）で示すことにする。すなわち、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｌの組み合わせをモードＭ１といい、Ｃ１＝Ｈ、Ｃ２＝Ｌの組み合わせをモードＭ２といい、且つ、Ｃ１＝Ｌ、Ｃ２＝Ｈの組み合わせをモードＭ３ということにする。
【００２７】
図６は、三つのモード（Ｍ１〜Ｍ３）における出力回路２５の動作概念図である。ただし、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂに任意の負荷３２が接続されているものとする。この図において、モードＭ１のときには、ＳＷ１（第１のスイッチ要素２６）とＳ３（第３のスイッチ要素２８）がオフ、ＳＷ２（第２のスイッチ要素２７）とＳＷ４（第４のスイッチ要素２９）がオンになるため、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの電位が共に基準電位Ｖｒｅｆとなって負荷３２には電流が流れないが、モードＭ２又はモードＭ３のときには、図中矢印で示す二つの経路３３、３４のいずれかを通って負荷３２に電流が流れる。
【００２８】
すなわち、モードＭ２のときには、ＳＷ１とＳ４がオン、ＳＷ２とＳＷ３がオフになるため、電源ソケット８の一方端子８ａの電位がＤＣ１００Ｖ、他方端子８ｂの電位が基準電位Ｖｒｅｆとなり、その結果、経路３３に沿って、ＤＣ１００Ｖ→一方端子８ａ→負荷３２→他方端子８ｂ→Ｖｒｅｆの向きの電流が流れる。また、モードＭ３のときには、ＳＷ１とＳ４がオフ、ＳＷ２とＳＷ３がオンになるため、電源ソケット８の他方端子８ｂの電位がＤＣ１００Ｖ、一方端子８ａの電位が基準電位Ｖｒｅｆとなり、その結果、逆の経路３４に沿って、ＤＣ１００Ｖ→他方端子８ｂ→負荷３２→一方端子８ａ→Ｖｒｅｆの向きの電流が流れる。
【００２９】
このように、モードＭ２のときに負荷３２に流れる電流（電源電流）の経路３３と、モードＭ３のときに負荷３２に流れる電流（電源電流）の経路３４は、逆向きである。したがって、たとえば、電源ソケット８の一方端子８ａを正極とすれば、経路３３に沿って負荷３２に流れる電源電流は、交流電圧の正極側半サイクルの電流となり、同様に、経路３４に沿って負荷３２に流れる電源電流は、交流電圧の負極側半サイクルの電流となる。
【００３０】
したがって、本実施形態のＤＣ／ＡＣインバータ５の出力電圧波形は、次のように書き表すことができる。
【００３１】
図７は、ＤＣ／ＡＣインバータ５の出力電圧波形を示す図である。この図において、（ａ）は電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂに現れる電圧波形を示している。ここでは、（ａ）の上段の波形３５を一方端子８ａの波形とし、下段の波形３６を他方端子８ｂの波形としている。
【００３２】
これらの二つの波形３５、３６は共にＶｒｅｆ（第２の所定電位）を基準にしてＤＣ１００Ｖ（第１の所定電位）のピークを持つ矩形状をなしており、いずれもＤＣ１００Ｖ期間の長さが同一の長さＡになっている。また、これら二つの波形３５、３６は位相差Ｂ（時間軸上のズレ）を有しており、この位相差Ｂは商用電源周波数の１／２周期長に相当する。
【００３３】
これら二つの波形３５、３６が共にＶｒｅｆにある期間は前記のモードＭ１に対応する。また、一方の波形３５だけがＤＣ１００Ｖになっている期間は前記のモードＭ２に対応し、他方の波形３６だけがＤＣ１００Ｖになっている期間は前記のモードＭ３に対応する。
【００３４】
一方の波形３５だけがＤＣ１００Ｖになっている期間（モードＭ２）では、前記の経路３３に沿って電源ソケット８の一方端子８ａ→負荷３２→他方端子８ｂの向きで電源電流が流れ、また、他方の波形３６だけがＤＣ１００Ｖになっている期間（モードＭ３）では、前記の経路３４に沿って電源ソケット８の他方端子８ｂ→負荷３２→一方端子８ａの向きで電源電流が流れる。
【００３５】
したがって、負荷３２から見た場合のＤＣ／ＡＣインバータ５の出力電圧は、図７（ｂ）に示すような交流電圧波形３７として描くことができる。
【００３６】
この交流電圧波形３７は、商用電源周波数の周期と同一の周期Ｃでサイクリックに繰り返される波形であって、Ｖｒｅｆを基準にしてプラス側のピーク（＋Ｐ）とマイナス側のピーク（−Ｐ）を持つ階段状の疑似正弦波である。＋Ｐと−ＰはほぼＤＣ１００Ｖ相当の電位であり、図示の交流電圧波形３７のピークｔｏピークは、比較のために示す商用電源電圧波形３８のピークｔｏピークとほぼ一致している。また、図示の交流電圧波形３７の立ち上がり及び立ち下がりも商用電源電圧波形３８の立ち上がり及び立ち下がりとほぼ一致し、しかも、図示の交流電圧波形３７の１周期長Ｃと商用電源電圧波形３８の１周期長も一致しているから、図示の交流電圧波形３７は、商用電源電圧波形３８に近い形の擬似正弦波である。
【００３７】
以上の構成を有するＤＣ／ＡＣインバータ５によれば、バッテリ３からのＤＣ１２ＶをＤＣ１００Ｖに昇圧し、そのＤＣ１００Ｖを用いて商用電源電圧相当の交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を発生することができ、このＡＣ１００Ｖをハーネス６を通して電源ソケット８に出力して、任意の家電製品を動作させることができる。
【００３８】
さて、ＤＣ／ＡＣインバータ５の設置位置がダッシュボード内であり、且つ、電源ソケット８の設置位置が車体後部の荷室壁面であるとした場合、ＤＣ／ＡＣインバータ５と電源ソケット８の間のハーネス６は、車体の前方から後方までの長い距離を引き回されることになるが、このハーネス６は、バッテリ電圧（ＤＣ１２Ｖ）よりも相当高圧の交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を伝送するものであるから、感電事故等に対する充分な安全策を講じなければならない。
【００３９】
この観点において、ハーネス６の外皮２４に、強くて頑丈な素材を用いることは好ましいが、コストや取り回し容易性の点で限界があり、ハーネス６に強い力が加えられた場合の切断の可能性を否定できない。たとえば、交通事故によって車体が大きく損壊する場合が稀に起こる。このような場合、その損壊がハーネス６にも及んでしまったときにはハーネス６の切断が避けられず、その切断部分でハーネス６の心線が露出し、最悪の場合、人体に対する感電事故を招く心配がある。
【００４０】
本実施形態のポイントは、万が一ハーネス６が切断された場合には、速やかに交流電圧の供給を停止し、もって、感電事故などの二次的災害の発生を未然に防止することにある。
【００４１】
以下、このポイントについて詳しく説明する。
まず、本実施形態のハーネス６は、交流電圧供給用の一対のケーブル（第１及び第２のケーブル６ａ、６ｂ）だけでなく、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの各電位をモニタするための一対のケーブル（第３及び第４のケーブル６ｃ、６ｄ）をも有している点に構造上の特徴がある。
【００４２】
また、本実施形態のＤＣ／ＡＣインバータ５は、上記二つのモニタ電位、すなわち、第３のケーブル６ｃを介してモニタされた電源ソケット８の一方端子８ａの電位と、第４のケーブル６ｄを介してモニタされた電源ソケット８の他方端子８ｂの電位とをそれぞれ検出するための二つの電圧検出器（第１の電圧検出器１３、第２の電圧検出器１４）を備える点、及び、制御部１５において、これら二つのモニタ電位に基づいて、ハーネス６の切断の有無を判断し、もし、ハーネス６が切断されたと判断されたときには、速やかに交流電圧の供給を停止すると共に、警告灯１６を点灯させて乗員に対して警告を発するという処理を実行する点にも構成上の特徴がある。
【００４３】
図８は、二つのモニタ電位の組み合わせのパターンを、図７（ａ）に準じた形で示す図である。この図において、（ａ）は第３のケーブル６ｃを介してモニタされた電源ソケット８の一方端子８ａの電位（波形３５）が略ゼロ電圧で推移すると共に、第４のケーブル６ｄを介してモニタされた電源ソケット８の他方端子８ｂの電位（波形３６）が周期的に高電位（ＤＣ１００Ｖ相当）になるときのパターン（以下、パターン１）を示している。このパターン１では、電源ソケット８の一方端子８ａの電位（波形３５）が略ゼロであるから、この一方端子８ａにつながるハーネス６の第１のケーブル６ａの切断（又は、モニタ用の第３のケーブル６ｃの切断）を判断できる。
【００４４】
また、（ｂ）は第３のケーブル６ｃを介してモニタされた電源ソケット８の一方端子８ａの電位（波形３５）が周期的に高電位（ＤＣ１００Ｖ相当）になる共に、第４のケーブル６ｄを介してモニタされた電源ソケット８の他方端子８ｂの電位（波形３６）が略ゼロ電圧で推移するときのパターン（以下、パターン２）を示している。このパターン２では、電源ソケット８の他方端子８ｂの電位（波形３５）が略ゼロであるから、この他方端子８ｂにつながるハーネス６の第２のケーブル６ｂの切断（又は、モニタ用の第４のケーブル６ｄの切断）を判断できる。
【００４５】
また、（ｃ）は第３のケーブル６ｃを介してモニタされた電源ソケット８の一方端子８ａの電位（波形３５）と、第４のケーブル６ｄを介してモニタされた電源ソケット８の他方端子８ｂの電位（波形３６）とが共に略ゼロ電圧で推移するときのパターン（以下、パターン３）を示している。このパターン３では、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの電位（波形３５、３６）が共に略ゼロであるから、これらの一方端子８ａと他方端子８ｂにつながるハーネス６の第１及び第２のケーブル６ａ、ｂの切断（又は、モニタ用の第３及び第４のケーブル６ｃ、６ｄの切断）を判断できる。
【００４６】
このように、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの電位をモニタし、そのモニタ電位が周期的に高電位（ＤＣ１００Ｖ相当の第１の所定電位）とならない場合に、電源ソケット８までの電源供給経路（ハーネス６）に断線が発生したと判定することができる。
【００４７】
図９は、制御部１５における動作フローの概略図である。この図において、制御部１５では、まず、前述（図５）のモードを判定する（ステップＳ１）。すなわち、ＳＷ１（第１のスイッチ素子２６）とＳＷ３（第３のスイッチ素子２８）のいずれかがオンとなるモード（Ｍ２、Ｍ３）であるか、又は、それ以外のモード（Ｍ１）であるかを判定してモードＭ１であれば処理を終了し、モードＭ２又はモードＭ３であればそれぞれのモードに分岐する。
【００４８】
＜Ｍ２の場合＞
第１の電圧検出器１３で検出された電位（第３のケーブル６ｃを介してモニタされた電源ソケット８の一方端子８ａの電位）がＤＣ１００Ｖ相当であるか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、その判定結果が“ＹＥＳ”であれば処理を終了し、“ＮＯ”であれば、ハーネス６が切断されたと判断して、交流電圧の出力を停止（ステップＳ４）すると共に、その旨を乗員等に告知すべく警告灯１６を点灯（ステップＳ５）した後、処理を終了する。
【００４９】
＜Ｍ３の場合＞
第２の電圧検出器１４で検出された電位（第４のケーブル６ｄを介してモニタされた電源ソケット８の他方端子８ｂの電位）がＤＣ１００Ｖ相当であるか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、その判定結果が“ＹＥＳ”であれば処理を終了し、“ＮＯ”であれば、ハーネス６が切断されたと判断して、交流電圧の出力を停止（ステップＳ４）すると共に、その旨を乗員等に告知すべく警告灯１６を点灯（ステップＳ５）した後、処理を終了する。
【００５０】
以上のとおり、本実施形態によれば、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの各電位を、第３及び第４のケーブル６ｃ、６ｄを介してＤＣ／ＡＣインバータ５の第１及び第２の電圧検出器１３、１４で検出し、それらの検出電位に基づいて、制御部１５によりハーネス６の断線を判断すると共に、ハーネス６の断線を判断した場合には、ＤＣ／ＡＣインバータ５からハーネス６を介して電源ソケット８に供給する交流電圧を直ちに停止するようにしたので、たとえば、交通事故やその他の要因によって不本意にもハーネス６が断線したときの二次災害（感電等）を未然に回避することができるという特有の効果を得ることができる。
【００５１】
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、その発明の技術思想の範囲内において、様々な発展例や変形例を含むことはもちろんである。たとえば、交流電源を供給するための端子が３つ以上ある場合でも、それらの端子すべての電圧をモニタすることで、前記の実施形態と同様に、断線検知および電源の遮断を実行できる。また、それらの端子のうちの１つについて、電圧をモニタする方法もある。
【００５２】
図１０は、他の実施形態を示す構成図である。先の実施形態の構成（図２）との相違は、電源ソケット８のいずれか片側の端子（この図では他方端子８ｂ）の電位のみを、一本のモニタケーブル（この図では第３のケーブル６ｃ）を介してＤＣ／ＡＣインバータ５の第１の電圧検出器１３に導くようにしたことにある。
【００５３】
したがって、この実施形態では、ハーネス６は第１〜第３のケーブル６ａ〜６ｃの三本のケーブルを含み、且つ、ＤＣ／ＡＣインバータ５は１個の電圧検出器（第１の電圧検出器１３）を含むから、ハーネス６のケーブル数と電圧検出器の数を削減でき、コストメリットを得ることができる。
【００５４】
ただし、この実施形態においては、電源ソケット８の片側の端子（他方端子８ｂ）の電位しかモニタしていないため、非モニタ側のケーブル（第１のケーブル６ａ）の断線を検出できないが、特段の支障はない。交通事故等に起因するハーネス６の切断の際には、モニタ側の第２のケーブル６ｂのみならず、高い蓋然性で非モニタ側の第１のケーブル６ａも一緒に切断されると考えられるからである。
【００５５】
また、そのような考え方に従えば、モニタ用のケーブル（第３のケーブル６ｃ）も一緒に切断されることになるが、仮にモニタ用のケーブルが切断されたとしても、前記（図９）の動作フローにおけるステップＳ２やステップＳ３の判定結果が“ＮＯ”になって、少なくとも“ハーネス６”それ自体の切断が判断されることに変わりがないので、安全上の不都合はない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】全体的なシステム構成図である。
【図２】ＤＣ／ＡＣインバータ５を含む系統図である。
【図３】電源ソケット８とハーネス６の外観図である。
【図４】ＤＣ／ＡＣインバータ５に含まれるＤＣ／ＡＣ変換器１０の出力回路２５の構成図である。
【図５】ＤＣ／ＡＣインバータ５の動作マトリクス図である。
【図６】三つのモード（Ｍ１〜Ｍ３）における出力回路２５の動作概念図である。
【図７】ＤＣ／ＡＣインバータ５の出力電圧波形を示す図である。
【図８】二つのモニタ電位の組み合わせのパターンを示す図である。
【図９】制御部１５における動作フローの概略図である。
【図１０】他の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
５ ＤＣ／ＡＣインバータ５（電源装置）
６ ハーネス（電源供給経路）
６ｃ 第３のケーブル（モニタ手段）
６ｄ 第４のケーブル（モニタ手段）
８ 電源ソケット
８ａ 一方端子（電源供給端子）
８ｂ 他方端子（電源供給端子）
１３ 第１の電圧検出器（モニタ手段）
１４ 第２の電圧検出器（モニタ手段）
１５ 制御部（判定手段、遮断手段）
３２ 負荷（電気器具）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、詳しくは、自動車などで使用される、所定の電圧を持つ交流電源を供給するための電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等車両（以下「車両」という。）は、より一層の使い勝手や利便性の向上が図られており、たとえば、車内で家電製品を使用できるようにするために、交流電圧用の電源ソケットを備えた車両も一般化してきているが、家電製品の中には車載電装品に比べて遙かに多くの電力を消費するものが存在することから、オーバロード（過電流）対策は不可欠である。
【０００３】
かかる対策としては、たとえば、下記の特許文献１に記載された技術（以下、従来技術という。）が知られている。この従来技術では、交流電圧系に流れる電流を検出し、この検出電流が設定値を越えたときに、交流電圧系にオーバロードが発生したと判断して、電源ソケットへの交流電圧供給を遮断するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特聞平９−７４６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術にあっては、交流電圧系のオーバロード対策の点で有益であるものの、以下の点で不十分であり、未だ改善すべき余地がある。
【０００６】
稀に起こる事例として、交通事故によって車体が大きく損壊し、電源ソケットにつながる電源ケーブルが切断される場合を想定する。一般的に、この種の電源ケーブルは、二本の被膜導線を絶縁外皮で覆った構造を有しており、強い力で切断されたときには、その切断部分で二本の導線が剥き出しになる（導体が露出する）ことがある。さて、この二本の導線間の電位は、電源装置で作られた交流電圧であり、国・地域によって電圧値が規定されている。その規定値は、例えば日本では１００Ｖ、米国およびカナダでは１１５Ｖ、欧州の多くの国では２３０Ｖ、などである。このように、１００Ｖかそれを上回る電位差があるときに、剥き出し状態である二本の導線に、車両の乗員や救助者等が誤って触れてしまったときには、感電などの二次災害を引き起こすという安全上の問題点がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、万が一電源ケーブルが切断されても感電などの二次災害を引き起こさない安全性に優れた電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、所定の電圧を持つ交流電源を供給する、複数の電源供給端子を持つ電源ソケットを備えた電源装置において、前記複数の電源供給端子の電位がそれぞれ第１の所定電位と前記第１の所定電位より低い第２の所定電位とに周期的に変化するか否かに基づき前記電源ソケットまでの電源供給経路の断線の有無を判定する判定手段と、前記判定手段で前記電源供給経路の断線が判定されたときに前記電源ソケットへの電源供給を遮断する遮断手段とを備えたことを特徴とする電源装置である。
請求項２記載の発明は、所定の電圧を持つ交流電源を供給する、複数の電源供給端子を持つ電源ソケットを備えた電源装置において、前記複数の電源供給端子のいずれか一つの電位が第１の所定電位と前記第１の所定電位より低い第２の所定電位とに周期的に変化するか否かに基づき前記電源ソケットまでの電源供給経路の断線の有無を判定する判定手段と、前記判定手段で前記電源供給経路の断線が判定されたときに前記電源ソケットへの電源供給を遮断する遮断手段とを備えたことを特徴とする電源装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、電源ソケットまでの電源供給経路（電源ケーブル）に断線が発生すると、電源ソケットへの電源供給が遮断される。このため、断線によって露出した電源ケーブルの導体部分に人が触れたとしても、感電などの二次災害を引き起こすことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等（以下「周知事項」）についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。
【００１１】
図１は、全体的なシステム構成図である。この図において、車両１のエンジンルーム２に設置されたバッテリ３の負極端子３ａは車両１のボディ１ａに接続されており、バッテリ３の正極端子３ｂは配線４を介して、ダッシュボード内などに配置されたＤＣ／ＡＣインバータ５に接続されている。なお、配線４の途中にヒューズなどの過電流対処手段が含まれていてもよい。
【００１２】
ＤＣ／ＡＣインバータ５は、バッテリ３から供給された直流電圧（ＤＣ１２Ｖとする。）を、商用電源電圧に相当する交流電圧（単層のＡＣ１００Ｖとする。）に変換し、そのＡＣ１００Ｖをハーネス６を介して、たとえば、荷室７の壁面等に設けられた電源ソケット８に出力する。
【００１３】
図２は、ＤＣ／ＡＣインバータ５を含む系統図である。この図において、ＤＣ／ＡＣインバータ５は、直流電圧昇圧用のＤＣ／ＤＣ変換器９、直交変換用のＤＣ／ＡＣ変換器１０、高調波等の不要信号を除去するための二つのフィルタ（以下、第１のフィルタ１１、第２のフィルタ１２）、電源ソケット８の各端子電圧（一方端子８ａの電圧と他方端子８ｂの電圧）を検出するための二つの電圧検出器（以下、第１の電圧検出器１３、第２の電圧検出器１４）、ＤＣ／ＡＣ変換器１０の直交変換処理やハーネス６の切断時対策処理（交流電圧出力停止処理）などを実行する制御部１５、及び、交流電圧出力停止時に警告を発する警告灯１６を含んで構成されている。
【００１４】
また、ハーネス６は、第１のフィルタ１１と電源ソケット８の一方端子８ａとを接続する第１のライン６ａと、第２のフィルタ１２と電源ソケット８の他方端子８ｂとを接続する第２のライン６ｂと、電源ソケット８の一方端子８ａと第１の電圧検出器１３とを接続する第３のライン６ｃと、電源ソケット８の他方端子８ｂと第２の電圧検出器１４とを接続する第４のライン６ｄとを共通の外皮（図３の外皮２４参照）で覆って構成されている。
【００１５】
図３は、電源ソケット８とハーネス６の外観図である。この図において、電源ソケット８は、開閉可能な蓋１７を有する本体１８に形成された二つの平行穴１９の内部に一方電極８ａと他方電極８ｂとを埋設して構成されている。
【００１６】
一方、ハーネス６は、四本のライン（第１〜第４のライン６ａ〜６ｄ）の各々を絶縁被膜２０〜２３で覆うと共に、それらを共通の外皮２４でまとめた構造となっており、さらに、第１のライン６ａと第３のライン６ｃの各端部が電源ソケット８の一方端子８ａに接続され、第２のライン６ｂと第４のライン６ｄの各端部が電源ソケット８の他方端子８ｂに接続されている。なお、この図では、第１〜第４のライン６ａ〜６ｄと電源ソケット８の一方端子８ａ及び他方端子８ｂとの接続部分が剥き出し状態で描かれているが、これは図示の都合である。安全のための何らかの手段、たとえば、保護カバーや樹脂封止などを用いて外部と電気的に絶縁されていることは当然である。
【００１７】
再び図２に戻って説明を続けると、ＤＣ／ＤＣ変換器９は、バッテリ３から供給されたＤＣ１２Ｖを所定の直流高電圧（以下、ＤＣ１００Ｖとする。）に昇圧してＤＣ／ＡＣ変換器１０に出力する。ＤＣ／ＡＣ変換器１０は、制御部１５からの制御を受けながら、ＤＣ１００Ｖを商用電源電圧相当の交流電圧（以下、ＡＣ１００Ｖとする。）に変換し、そのＡＣ１００Ｖを二つのフィルタ１１、１２とハーネス６を介して電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂに出力する。
【００１８】
ここで、本実施形態のＤＣ／ＡＣインバータ５は、商用電源電圧の波形（正弦波）に近い方形波状の疑似正弦波を出力する簡易型インバータである。このような簡易型インバータは、安価で小さいというメリットから、今日、車載用をはじめとした様々な用途で用いられている。したがって、本実施形態においても、かかる簡易型インバータをＤＣ／ＡＣインバータ５として使用することにするが、これは、コストメリットを勘案した上でのものであり、発明の思想上は、商用電源電圧の波形相当の綺麗な正弦波交流を出力する高性能なインバータの使用を排除しない。
【００１９】
ここで、本実施形態のＤＣ／ＡＣインバータ５における交流電圧の出力動作について説明する。
図４は、ＤＣ／ＡＣインバータ５に含まれるＤＣ／ＡＣ変換器１０の出力回路２５の構成図である。この図において、出力回路２５は、四つのスイッチ素子（以下、第１〜第４のスイッチ素子２６〜２９）と、二つの論理反転素子（以下、第１の論理反転素子３０、第２の論理反転素子３１）とを備えており、ＤＣ／ＤＣ変換器９の出力（ＤＣ１００Ｖ）とＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａ（この二次側グランド５ａと車両１のボディ１ａとは電気的に絶縁されている。）との間に、第１及び第２のスイッチ素子２６、２７と、第３及び第４のスイッチ素子２８、２９とを並列に接続すると共に、制御部１５の第１の制御信号（Ｃ１）出力と第２のスイッチ素子２７のゲートとの間に第１の論理反転素子３０を入れ、且つ、制御部１５の第２の制御信号（Ｃ２）出力と第４のスイッチ素子２９のゲートとの間に第２の論理反転素子３１を入れて構成し、さらに、第１のスイッチ素子２６と第２のスイッチ素子２７の間のノードＮ１を第１のフィルタ１１に接続し、第３のスイッチ素子２８と第４のスイッチ素子２９の間のノードＮ２を第２のフィルタ１２に接続して構成されている。
【００２０】
このような構成によれば、制御部１５からの第１の制御信号（Ｃ１）と第２の制御信号（Ｃ２）の論理の組み合わせに応じて四つのスイッチ素子（第１〜第４のスイッチ素子２６〜２９）のオンオフを個別に制御することができる。
【００２１】
そして、それらの組み合わせごとに、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの各々の電位を、ＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａの電位に相当する基準電位（以下、Ｖｒｅｆという。）からＤＣ１００Ｖ相当の電位へと所定周期（商用電源周波数の周期；たとえば、毎秒６０Ｈｚの周期）で方形波状に変化させて、ＤＣ１００Ｖの略２倍相当のピークｔｏピーク電圧を持つ擬似正弦波状の交流電圧波形を出力することができる。ＤＣ１００Ｖは発明の要旨に記載の「第１の所定電位」に相当し、Ｖｒｅｆは第１の所定電位より低い「第２の所定電位」に相当する。
【００２２】
ここで、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの双方の電位を基準電位Ｖｒｅｆにするためには、出力回路２５の第２のスイッチ素子２７と第４のスイッチ素子２９だけをオンにすればよく、それには、制御部１５からの第１の制御信号（Ｃ１）と第２の制御信号（Ｃ２）とを共にロー論理（Ｌ）にすればよい。このようにすると、第１のスイッチ素子２６と第３のスイッチ素子２８がオフとなり、第２のスイッチ素子２７と第４のスイッチ素子２９がオンになるから、各ノードＮ１、Ｎ２がオン状態の第２のスイッチ素子２７と第４のスイッチ素子２９を介してＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａにつながり、その結果、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの双方の電位が基準電位Ｖｒｅｆになる。
【００２３】
また、電源ソケット８の一方端子８ａの電位をＤＣ１００Ｖ相当の電位にすると共に、電源ソケット８の他方端子８ｂの電位を基準電位Ｖｒｅｆにするためには、出力回路２５の第１のスイッチ素子２６と第４のスイッチ素子２９だけをオンにすればよく、それには、制御部１５からの第１の制御信号（Ｃ１）をハイ論理（Ｈ）にすると共に、制御部１５からの第２の制御信号（Ｃ２）をロー論理（Ｌ）にすればよい。このようにすると、第１のスイッチ素子２６と第４のスイッチ素子２９がオンとなり、第２のスイッチ素子２７と第３のスイッチ素子２８がオフになるから、一方のノードＮ１がオン状態の第１のスイッチ素子２６を介してＤＣ／ＤＣ変換器９の出力（ＤＣ１００Ｖ）につながり、且つ、他方のノードＮ２がオン状態の第４のスイッチ素子２９を介してＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａにつながり、その結果、電源ソケット８の一方端子８ａの電位がＤＣ１００Ｖ相当の電位になると共に、他方端子８ｂの電位が基準電位Ｖｒｅｆになる。
【００２４】
また、電源ソケット８の他方端子８ｂの電位をＤＣ１００Ｖ相当の電位にすると共に、電源ソケット８の一方端子８ａの電位を基準電位Ｖｒｅｆにするためには、出力回路２５の第２のスイッチ素子２７と第３のスイッチ素子２８だけをオンにすればよく、それには、制御部１５からの第１の制御信号（Ｃ１）をロー論理（Ｌ）にすると共に、制御部１５からの第２の制御信号（Ｃ２）をハイ論理（Ｈ）にすればよい。このようにすると、第１のスイッチ素子２６と第４のスイッチ素子２９がオフとなり、第２のスイッチ素子２７と第３のスイッチ素子２８がオンになるから、他方のノードＮ２がオン状態の第３のスイッチ素子２８を介してＤＣ／ＤＣ変換器９の出力（ＤＣ１００Ｖ）につながり、且つ、一方のノードＮ１がオン状態の第２のスイッチ素子２７を介してＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａにつながり、その結果、電源ソケット８の他方端子８ｂの電位がＤＣ１００Ｖ相当の電位になると共に、一方端子８ａの電位が基準電位Ｖｒｅｆになる。
【００２５】
図５は、以上の説明をまとめたＤＣ／ＡＣインバータ５の動作マトリクス図である。この図に示すように、第１の制御信号（Ｃ１）と第２の制御信号（Ｃ２）の論理の組み合わせに応じて四つのスイッチ素子（第１〜第４のスイッチ素子２６〜２９）のオンオフを個別に制御することにより、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの各々の電位を、ＤＣ／ＡＣインバータ５の二次側グランド５ａの電位に相当する基準電位（以下、Ｖｒｅｆという。）からＤＣ１００Ｖ相当の電位へと変化させることができる。
【００２６】
ここで、第１の制御信号（Ｃ１）と第２の制御信号（Ｃ２）の組み合わせを図中の三つのモード（Ｍ１〜Ｍ３）で示すことにする。すなわち、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｌの組み合わせをモードＭ１といい、Ｃ１＝Ｈ、Ｃ２＝Ｌの組み合わせをモードＭ２といい、且つ、Ｃ１＝Ｌ、Ｃ２＝Ｈの組み合わせをモードＭ３ということにする。
【００２７】
図６は、三つのモード（Ｍ１〜Ｍ３）における出力回路２５の動作概念図である。ただし、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂに任意の負荷３２が接続されているものとする。この図において、モードＭ１のときには、ＳＷ１（第１のスイッチ要素２６）とＳ３（第３のスイッチ要素２８）がオフ、ＳＷ２（第２のスイッチ要素２７）とＳＷ４（第４のスイッチ要素２９）がオンになるため、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの電位が共に基準電位Ｖｒｅｆとなって負荷３２には電流が流れないが、モードＭ２又はモードＭ３のときには、図中矢印で示す二つの経路３３、３４のいずれかを通って負荷３２に電流が流れる。
【００２８】
すなわち、モードＭ２のときには、ＳＷ１とＳ４がオン、ＳＷ２とＳＷ３がオフになるため、電源ソケット８の一方端子８ａの電位がＤＣ１００Ｖ、他方端子８ｂの電位が基準電位Ｖｒｅｆとなり、その結果、経路３３に沿って、ＤＣ１００Ｖ→一方端子８ａ→負荷３２→他方端子８ｂ→Ｖｒｅｆの向きの電流が流れる。また、モードＭ３のときには、ＳＷ１とＳ４がオフ、ＳＷ２とＳＷ３がオンになるため、電源ソケット８の他方端子８ｂの電位がＤＣ１００Ｖ、一方端子８ａの電位が基準電位Ｖｒｅｆとなり、その結果、逆の経路３４に沿って、ＤＣ１００Ｖ→他方端子８ｂ→負荷３２→一方端子８ａ→Ｖｒｅｆの向きの電流が流れる。
【００２９】
このように、モードＭ２のときに負荷３２に流れる電流（電源電流）の経路３３と、モードＭ３のときに負荷３２に流れる電流（電源電流）の経路３４は、逆向きである。したがって、たとえば、電源ソケット８の一方端子８ａを正極とすれば、経路３３に沿って負荷３２に流れる電源電流は、交流電圧の正極側半サイクルの電流となり、同様に、経路３４に沿って負荷３２に流れる電源電流は、交流電圧の負極側半サイクルの電流となる。
【００３０】
したがって、本実施形態のＤＣ／ＡＣインバータ５の出力電圧波形は、次のように書き表すことができる。
【００３１】
図７は、ＤＣ／ＡＣインバータ５の出力電圧波形を示す図である。この図において、（ａ）は電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂに現れる電圧波形を示している。ここでは、（ａ）の上段の波形３５を一方端子８ａの波形とし、下段の波形３６を他方端子８ｂの波形としている。
【００３２】
これらの二つの波形３５、３６は共にＶｒｅｆ（第２の所定電位）を基準にしてＤＣ１００Ｖ（第１の所定電位）のピークを持つ矩形状をなしており、いずれもＤＣ１００Ｖ期間の長さが同一の長さＡになっている。また、これら二つの波形３５、３６は位相差Ｂ（時間軸上のズレ）を有しており、この位相差Ｂは商用電源周波数の１／２周期長に相当する。
【００３３】
これら二つの波形３５、３６が共にＶｒｅｆにある期間は前記のモードＭ１に対応する。また、一方の波形３５だけがＤＣ１００Ｖになっている期間は前記のモードＭ２に対応し、他方の波形３６だけがＤＣ１００Ｖになっている期間は前記のモードＭ３に対応する。
【００３４】
一方の波形３５だけがＤＣ１００Ｖになっている期間（モードＭ２）では、前記の経路３３に沿って電源ソケット８の一方端子８ａ→負荷３２→他方端子８ｂの向きで電源電流が流れ、また、他方の波形３６だけがＤＣ１００Ｖになっている期間（モードＭ３）では、前記の経路３４に沿って電源ソケット８の他方端子８ｂ→負荷３２→一方端子８ａの向きで電源電流が流れる。
【００３５】
したがって、負荷３２から見た場合のＤＣ／ＡＣインバータ５の出力電圧は、図７（ｂ）に示すような交流電圧波形３７として描くことができる。
【００３６】
この交流電圧波形３７は、商用電源周波数の周期と同一の周期Ｃでサイクリックに繰り返される波形であって、Ｖｒｅｆを基準にしてプラス側のピーク（＋Ｐ）とマイナス側のピーク（−Ｐ）を持つ階段状の疑似正弦波である。＋Ｐと−ＰはほぼＤＣ１００Ｖ相当の電位であり、図示の交流電圧波形３７のピークｔｏピークは、比較のために示す商用電源電圧波形３８のピークｔｏピークとほぼ一致している。また、図示の交流電圧波形３７の立ち上がり及び立ち下がりも商用電源電圧波形３８の立ち上がり及び立ち下がりとほぼ一致し、しかも、図示の交流電圧波形３７の１周期長Ｃと商用電源電圧波形３８の１周期長も一致しているから、図示の交流電圧波形３７は、商用電源電圧波形３８に近い形の擬似正弦波である。
【００３７】
以上の構成を有するＤＣ／ＡＣインバータ５によれば、バッテリ３からのＤＣ１２ＶをＤＣ１００Ｖに昇圧し、そのＤＣ１００Ｖを用いて商用電源電圧相当の交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を発生することができ、このＡＣ１００Ｖをハーネス６を通して電源ソケット８に出力して、任意の家電製品を動作させることができる。
【００３８】
さて、ＤＣ／ＡＣインバータ５の設置位置がダッシュボード内であり、且つ、電源ソケット８の設置位置が車体後部の荷室壁面であるとした場合、ＤＣ／ＡＣインバータ５と電源ソケット８の間のハーネス６は、車体の前方から後方までの長い距離を引き回されることになるが、このハーネス６は、バッテリ電圧（ＤＣ１２Ｖ）よりも相当高圧の交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）を伝送するものであるから、感電事故等に対する充分な安全策を講じなければならない。
【００３９】
この観点において、ハーネス６の外皮２４に、強くて頑丈な素材を用いることは好ましいが、コストや取り回し容易性の点で限界があり、ハーネス６に強い力が加えられた場合の切断の可能性を否定できない。たとえば、交通事故によって車体が大きく損壊する場合が稀に起こる。このような場合、その損壊がハーネス６にも及んでしまったときにはハーネス６の切断が避けられず、その切断部分でハーネス６の心線が露出し、最悪の場合、人体に対する感電事故を招く心配がある。
【００４０】
本実施形態のポイントは、万が一ハーネス６が切断された場合には、速やかに交流電圧の供給を停止し、もって、感電事故などの二次的災害の発生を未然に防止することにある。
【００４１】
以下、このポイントについて詳しく説明する。
まず、本実施形態のハーネス６は、交流電圧供給用の一対のケーブル（第１及び第２のケーブル６ａ、６ｂ）だけでなく、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの各電位をモニタするための一対のケーブル（第３及び第４のケーブル６ｃ、６ｄ）をも有している点に構造上の特徴がある。
【００４２】
また、本実施形態のＤＣ／ＡＣインバータ５は、上記二つのモニタ電位、すなわち、第３のケーブル６ｃを介してモニタされた電源ソケット８の一方端子８ａの電位と、第４のケーブル６ｄを介してモニタされた電源ソケット８の他方端子８ｂの電位とをそれぞれ検出するための二つの電圧検出器（第１の電圧検出器１３、第２の電圧検出器１４）を備える点、及び、制御部１５において、これら二つのモニタ電位に基づいて、ハーネス６の切断の有無を判断し、もし、ハーネス６が切断されたと判断されたときには、速やかに交流電圧の供給を停止すると共に、警告灯１６を点灯させて乗員に対して警告を発するという処理を実行する点にも構成上の特徴がある。
【００４３】
図８は、二つのモニタ電位の組み合わせのパターンを、図７（ａ）に準じた形で示す図である。この図において、（ａ）は第３のケーブル６ｃを介してモニタされた電源ソケット８の一方端子８ａの電位（波形３５）が略ゼロ電圧で推移すると共に、第４のケーブル６ｄを介してモニタされた電源ソケット８の他方端子８ｂの電位（波形３６）が周期的に高電位（ＤＣ１００Ｖ相当）になるときのパターン（以下、パターン１）を示している。このパターン１では、電源ソケット８の一方端子８ａの電位（波形３５）が略ゼロであるから、この一方端子８ａにつながるハーネス６の第１のケーブル６ａの切断（又は、モニタ用の第３のケーブル６ｃの切断）を判断できる。
【００４４】
また、（ｂ）は第３のケーブル６ｃを介してモニタされた電源ソケット８の一方端子８ａの電位（波形３５）が周期的に高電位（ＤＣ１００Ｖ相当）になる共に、第４のケーブル６ｄを介してモニタされた電源ソケット８の他方端子８ｂの電位（波形３６）が略ゼロ電圧で推移するときのパターン（以下、パターン２）を示している。このパターン２では、電源ソケット８の他方端子８ｂの電位（波形３５）が略ゼロであるから、この他方端子８ｂにつながるハーネス６の第２のケーブル６ｂの切断（又は、モニタ用の第４のケーブル６ｄの切断）を判断できる。
【００４５】
また、（ｃ）は第３のケーブル６ｃを介してモニタされた電源ソケット８の一方端子８ａの電位（波形３５）と、第４のケーブル６ｄを介してモニタされた電源ソケット８の他方端子８ｂの電位（波形３６）とが共に略ゼロ電圧で推移するときのパターン（以下、パターン３）を示している。このパターン３では、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの電位（波形３５、３６）が共に略ゼロであるから、これらの一方端子８ａと他方端子８ｂにつながるハーネス６の第１及び第２のケーブル６ａ、ｂの切断（又は、モニタ用の第３及び第４のケーブル６ｃ、６ｄの切断）を判断できる。
【００４６】
このように、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの電位をモニタし、そのモニタ電位が周期的に高電位（ＤＣ１００Ｖ相当の第１の所定電位）とならない場合に、電源ソケット８までの電源供給経路（ハーネス６）に断線が発生したと判定することができる。
【００４７】
図９は、制御部１５における動作フローの概略図である。この図において、制御部１５では、まず、前述（図５）のモードを判定する（ステップＳ１）。すなわち、ＳＷ１（第１のスイッチ素子２６）とＳＷ３（第３のスイッチ素子２８）のいずれかがオンとなるモード（Ｍ２、Ｍ３）であるか、又は、それ以外のモード（Ｍ１）であるかを判定してモードＭ１であれば処理を終了し、モードＭ２又はモードＭ３であればそれぞれのモードに分岐する。
【００４８】
＜Ｍ２の場合＞
第１の電圧検出器１３で検出された電位（第３のケーブル６ｃを介してモニタされた電源ソケット８の一方端子８ａの電位）がＤＣ１００Ｖ相当であるか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、その判定結果が“ＹＥＳ”であれば処理を終了し、“ＮＯ”であれば、ハーネス６が切断されたと判断して、交流電圧の出力を停止（ステップＳ４）すると共に、その旨を乗員等に告知すべく警告灯１６を点灯（ステップＳ５）した後、処理を終了する。
【００４９】
＜Ｍ３の場合＞
第２の電圧検出器１４で検出された電位（第４のケーブル６ｄを介してモニタされた電源ソケット８の他方端子８ｂの電位）がＤＣ１００Ｖ相当であるか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、その判定結果が“ＹＥＳ”であれば処理を終了し、“ＮＯ”であれば、ハーネス６が切断されたと判断して、交流電圧の出力を停止（ステップＳ４）すると共に、その旨を乗員等に告知すべく警告灯１６を点灯（ステップＳ５）した後、処理を終了する。
【００５０】
以上のとおり、本実施形態によれば、電源ソケット８の一方端子８ａと他方端子８ｂの各電位を、第３及び第４のケーブル６ｃ、６ｄを介してＤＣ／ＡＣインバータ５の第１及び第２の電圧検出器１３、１４で検出し、それらの検出電位に基づいて、制御部１５によりハーネス６の断線を判断すると共に、ハーネス６の断線を判断した場合には、ＤＣ／ＡＣインバータ５からハーネス６を介して電源ソケット８に供給する交流電圧を直ちに停止するようにしたので、たとえば、交通事故やその他の要因によって不本意にもハーネス６が断線したときの二次災害（感電等）を未然に回避することができるという特有の効果を得ることができる。
【００５１】
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、その発明の技術思想の範囲内において、様々な発展例や変形例を含むことはもちろんである。たとえば、交流電源を供給するための端子が３つ以上ある場合でも、それらの端子すべての電圧をモニタすることで、前記の実施形態と同様に、断線検知および電源の遮断を実行できる。また、それらの端子のうちの１つについて、電圧をモニタする方法もある。
【００５２】
図１０は、他の実施形態を示す構成図である。先の実施形態の構成（図２）との相違は、電源ソケット８のいずれか片側の端子（この図では他方端子８ｂ）の電位のみを、一本のモニタケーブル（この図では第３のケーブル６ｃ）を介してＤＣ／ＡＣインバータ５の第１の電圧検出器１３に導くようにしたことにある。
【００５３】
したがって、この実施形態では、ハーネス６は第１〜第３のケーブル６ａ〜６ｃの三本のケーブルを含み、且つ、ＤＣ／ＡＣインバータ５は１個の電圧検出器（第１の電圧検出器１３）を含むから、ハーネス６のケーブル数と電圧検出器の数を削減でき、コストメリットを得ることができる。
【００５４】
ただし、この実施形態においては、電源ソケット８の片側の端子（他方端子８ｂ）の電位しかモニタしていないため、非モニタ側のケーブル（第１のケーブル６ａ）の断線を検出できないが、特段の支障はない。交通事故等に起因するハーネス６の切断の際には、モニタ側の第２のケーブル６ｂのみならず、高い蓋然性で非モニタ側の第１のケーブル６ａも一緒に切断されると考えられるからである。
【００５５】
また、そのような考え方に従えば、モニタ用のケーブル（第３のケーブル６ｃ）も一緒に切断されることになるが、仮にモニタ用のケーブルが切断されたとしても、前記（図９）の動作フローにおけるステップＳ２やステップＳ３の判定結果が“ＮＯ”になって、少なくとも“ハーネス６”それ自体の切断が判断されることに変わりがないので、安全上の不都合はない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】全体的なシステム構成図である。
【図２】ＤＣ／ＡＣインバータ５を含む系統図である。
【図３】電源ソケット８とハーネス６の外観図である。
【図４】ＤＣ／ＡＣインバータ５に含まれるＤＣ／ＡＣ変換器１０の出力回路２５の構成図である。
【図５】ＤＣ／ＡＣインバータ５の動作マトリクス図である。
【図６】三つのモード（Ｍ１〜Ｍ３）における出力回路２５の動作概念図である。
【図７】ＤＣ／ＡＣインバータ５の出力電圧波形を示す図である。
【図８】二つのモニタ電位の組み合わせのパターンを示す図である。
【図９】制御部１５における動作フローの概略図である。
【図１０】他の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
５ ＤＣ／ＡＣインバータ５（電源装置）
６ ハーネス（電源供給経路）
６ｃ 第３のケーブル（モニタ手段）
６ｄ 第４のケーブル（モニタ手段）
８ 電源ソケット
８ａ 一方端子（電源供給端子）
８ｂ 他方端子（電源供給端子）
１３ 第１の電圧検出器（モニタ手段）
１４ 第２の電圧検出器（モニタ手段）
１５ 制御部（判定手段、遮断手段）
３２ 負荷（電気器具）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電圧を持つ交流電源を供給する、複数の電源供給端子を持つ電源ソケットを備えた電源装置において、
前記複数の電源供給端子の電位がそれぞれ第１の所定電位と前記第１の所定電位より低い第２の所定電位とに周期的に変化するか否かに基づき前記電源ソケットまでの電源供給経路の断線の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段で前記電源供給経路の断線が判定されたときに前記電源ソケットへの電源供給を遮断する遮断手段と
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
所定の電圧を持つ交流電源を供給する、複数の電源供給端子を持つ電源ソケットを備えた電源装置において、
前記複数の電源供給端子のいずれか一つの電位が第１の所定電位と前記第１の所定電位より低い第２の所定電位とに周期的に変化するか否かに基づき前記電源ソケットまでの電源供給経路の断線の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段で前記電源供給経路の断線が判定されたときに前記電源ソケットへの電源供給を遮断する遮断手段と
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項１】
所定の電圧を持つ交流電源を供給する、複数の電源供給端子を持つ電源ソケットを備えた電源装置において、
前記複数の電源供給端子の電位がそれぞれ第１の所定電位と前記第１の所定電位より低い第２の所定電位とに周期的に変化するか否かに基づき前記電源ソケットまでの電源供給経路の断線の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段で前記電源供給経路の断線が判定されたときに前記電源ソケットへの電源供給を遮断する遮断手段と
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
所定の電圧を持つ交流電源を供給する、複数の電源供給端子を持つ電源ソケットを備えた電源装置において、
前記複数の電源供給端子のいずれか一つの電位が第１の所定電位と前記第１の所定電位より低い第２の所定電位とに周期的に変化するか否かに基づき前記電源ソケットまでの電源供給経路の断線の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段で前記電源供給経路の断線が判定されたときに前記電源ソケットへの電源供給を遮断する遮断手段と
を備えたことを特徴とする電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１８２８０５（Ｐ２００８−１８２８０５Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３５５５（Ｐ２００７−１３５５５）
【出願日】平成１９年１月２４日（２００７．１．２４）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２４日（２００７．１．２４）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
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