Устройство мониторинга зарядки

Устройство мониторинга зарядки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству мониторинга зарядки, которое устанавливается между секцией нагрузки, включающей в себя аккумулятор, и внешним источником питания переменного тока, и которое содержит схему детектирования утечки тока и переключатель, предназначенный для отсоединения секции нагрузки от внешнего источника питания переменного тока, когда схема детектирования утечки тока определяет возникновение утечки тока.

Предшествующий уровень техники

Известны система вспомогательного электроснабжения, которая при необходимости способна использовать электроэнергию, накопленную в аккумуляторе, или электрическое транспортное средство, которое приводится в движение за счет электроэнергии из аккумулятора. Аккумулятор, предусмотренный в таких устройствах, заряжается главным образом посредством промышленного или бытового внешнего источника питания переменного тока. В этом случае во время зарядки может возникнуть утечка тока из-за плохого соединения между линией зарядки и устройством или из-за дефекта изоляции аккумулятора устройства. Желательно, чтобы подобная утечка тока детектировалась на более ранней стадии, чтобы избежать поражения электрическим током, отказа устройства или понижения эффективности зарядки. Более того, в структуре, где устройство изолировано от земли, электрический заряд, обусловленный утечкой тока во время зарядки, проходит в землю через тело человека, вызывая дискомфортные ощущения.

В публикации Японской патентной заявки Н11-205909 (патентный документ 1) раскрыта схема зарядки, содержащая выключатель утечки на землю, который детектирует утечку во время зарядки, и настенная розетка. Этот выключатель утечки на землю, предусмотренный между внешним источником питания и реле зарядки электрического транспортного средства, содержит элемент Холла, реле утечки на землю и схему детектирования. Элемент Холла выводит электрический сигнал, когда схема зарядки замыкается накоротко, и схема детектирования переводит реле утечки на землю из замкнутого состояния в разомкнутое состояние, чтобы разъединить схему зарядки в ответ на сигнал напряжения от элемента Холла. Тем не менее, согласно патентному документу 1, схема детектирования не предназначена для детектирования малых утечек на землю, а только для детектирования наличия/отсутствия короткого замыкания в схеме зарядки.

В качестве устройства для детектирования малых утечек на землю обычно используется устройство мониторинга утечки на землю, которое содержит трансформатор нулевой последовательности на каждой из двух линий переменного тока от внешнего источника питания переменного тока и которое детектирует разность между токами, протекающими через эти линии, чтобы детектировать утечку тока.

В связи с этим, в качестве схемы управления зарядкой для зарядки аккумулятора, в общем случае, применяют либо схему для зарядки переменным током от внешнего источника питания переменного тока, либо схему инвертора с высокочастотной переключающей схемой или т.п. для преобразования напряжения и последующей зарядки. При выполнении зарядки посредством этих двух типов схем управления зарядкой избыточный ток временно протекает через конденсатор подавления помех, чтобы поглотить и сбалансировать разность напряжения между внешним источником питания переменного тока и аккумулятором, когда внешний источник питания переменного тока и аккумулятор соединяются друг с другом или когда начинается зарядка. В результате имеет место риск неправильного срабатывания устройства мониторинга утечки на землю. В предшествующем уровне техники меры для решения этой проблемы не применялись, и, следовательно, точность детектирования утечки на землю имеет определенные ограничения в отношении предотвращения неправильного срабатывания. Схожая проблема также может возникнуть в бытовой, коммерческой или промышленной сферах, где зарядка аккумулятора используется не для зарядки аккумулятора в транспортных средствах, а для других целей.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание устройства мониторинга зарядки, которое способно предотвращать ложное детектирование, вызываемое временным избыточным током на стороне нагрузки, который генерируется при запуске зарядки, когда батарея заряжается как секция нагрузки от внешнего источника питания переменного тока, так что могут быть детектированы малые утечки тока.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения устройство мониторинга зарядки содержит: переключатель, который размещен между секцией нагрузки, включающей в себя аккумулятор, и внешним источником питания переменного тока, подающим ток на секцию нагрузки через множество линий, и который прерывает подачу тока на секцию нагрузки от внешнего источника питания переменного тока; схему детектирования тока, которая выводит сигнал детектирования, соответствующий разности в уровнях между токами, протекающими через линии; схему подавления, которая подавляет составляющую постоянного тока в сигнале детектирования; схему фильтра, которая фильтрует множество частотных составляющих, содержащихся в сигнале детектирования таким образом, чтобы по мере увеличения частоты затухание усиливалось; сглаживающую схему выпрямителя, которая выпрямляет и сглаживает выходной сигнал, полученный при прохождении сигнала детектирования через схему фильтра и схему подавления; и схему определения утечки тока, которая детектирует утечку тока и выключает переключатель, когда уровень сигнала, сглаженного посредством сглаживающей схемы выпрямителя, превышает предварительно установленный опорный уровень.

Согласно этой конфигурации, когда выполняется зарядка, устройство для мониторинга зарядки размещено между секцией нагрузки, включающей в себя аккумулятор, и внешним источником питания. Если во время зарядки схема определения утечки тока определяет, что во время зарядки возникла утечка тока, то переключатель разъединяет секцию нагрузки от внешнего источника питания переменного тока, в результате чего зарядка прекращается. Схема детектирования тока выводит сигнал детектирования напряжения, соответствующий разности в уровне между токами, протекающими через линии внешнего источника питания переменного тока. Этот сигнал детектирования выводится как сигнал, имеющий ту же фазу, что и переменный ток, протекающий через каждую линию. Схема подавления подавляет составляющую постоянного тока, содержащуюся в этом сигнале детектирования. Кроме того, схема фильтра фильтрует множество частотных составляющих, содержащихся в сигнале детектирования, таким образом, чтобы по мере увеличения частоты затухание усиливалось. Иначе говоря, схема фильтра выполняет фильтрацию таким образом, чтобы множество частотных составляющих ориентировочно соответствовало минимально ощутимому току. Сглаживающая схема выпрямителя выпрямляет и сглаживает выходной сигнал, проходящий через схему фильтра и схему подавления, и выводит выпрямленный и сглаженный выходной сигнал в схему определения утечки тока. Схема определения утечки тока генерирует и выводит сигнал выключения для выключения переключателя, когда уровень выходного сигнала сглаживающей схемы выпрямителя превышает предварительно заданный опорный уровень. В частности, если утечка тока отсутствует, то даже когда разность увеличивается с нуля посредством избыточного тока, который временно протекает через линии переменного тока после запуска зарядки, чтобы сбалансировать разность потенциалов между внешним источником питания переменного тока и схемой стороны нагрузки, составляющая постоянного тока в сигнале для этой разности подавляется. Следовательно, уровень постоянного тока в сигнале детектирования для разности подавляется, и дополнительно предотвращается ложное детектирование. Соответственно, наличие/отсутствие утечки тока может быть детектировано корректным образом.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 изображает структурную схему, иллюстрирующую вариант осуществления для случая, когда устройство мониторинга зарядки согласно настоящему изобретению применяется к устройству зарядки, содержащему аккумулятор;

фиг.2 изображает структурную схему, подробно иллюстрирующую пример схемы детектирования утечки тока, показанной на фиг.1;

фиг.3 изображает принципиальную схему, иллюстрирующую пример фильтра низких частот, показанного на фиг.2;

фиг.4 изображает диаграмму, иллюстрирующую пример частотной характеристики фильтра низких частот, в которой уровень тока, содержащего множество частот, ассоциируется с порогом восприятия (током срабатывания);

фиг.5 изображает структурную схему, подробно иллюстрирующую устройство мониторинга напряжения, показанное на фиг.1;

фиг.6 изображает принципиальную схему, иллюстрирующую пример конфигурации схемы мониторинга напряжения, показанной на фиг.5;

фиг.7 изображает структурную схему еще одного варианта осуществления устройства мониторинга напряжения, показанного на фиг.1.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Фиг.1 представляет собой структурную схему, иллюстрирующую вариант осуществления для случая, когда устройство мониторинга зарядки согласно настоящему изобретению применяется к зарядному устройству, содержащему аккумулятор. Как показано на фиг.1, устройство 1 мониторинга зарядки имеет штекер P1, соединенный с внешним источником питания переменного тока, штекер (разъем) P2, соединенный с аккумулятором зарядного устройства (секцией нагрузки), и расположенный между штекерами P1 и P2 блок 2 схемы для мониторинга зарядки аккумулятора. Между штекерами P1 и P2 предусмотрены линии L1, L2 переменного тока (Фаза, Ноль), линия земли (GND) и управляющая сигнальная линия между устройством 1 мониторинга зарядки и секцией нагрузки.

Блок 2 схемы для мониторинга зарядки аккумулятора содержит переключатель 11, служащий в качестве электромагнитного реле (выключателя) между линиями L1, L2 переменного тока, трансформатор 12 нулевой последовательности (ТНП), служащий как схема детектирования тока, расположенная между линиями L1, L2 переменного тока на стороне внешнего источника питания переменного тока, и электромагнитное реле 13, используемое для тестирования. Следует отметить, что вместо электромагнитного реле 13 может быть использован полупроводниковый переключающий элемент, такой как фотореле со структурой металл-оксид-полупроводник и т.п.

Переключатель 11 содержит релейные контакты 111, 112, замыкающие линии L1, L2 переменного тока соответственно. Электромагнитное реле 13 включено между линиями L1, L2 переменного тока, с обеих сторон ТНП 12. Иначе говоря, на одной стороне ТНП 12 одна из линий L1, L2 переменного тока соединяется с другой из линий L1, L2 переменного тока на другой стороне ТНП 12 через последовательную схему резистора R13 и электромагнитного реле 13 по наружной стороне ТНП 12.

Блок 2 схем содержит схему 21 источника питания, схему 22 управления, схему 23 детектирования утечки тока, устройство 24 мониторинга заземления, устройство 25 мониторинга напряжения (детектор состояния контакта) и схему 26 тестирования (часть средства детектирования состояния контакта, часть определения спайки). Схема 21 источника питания соединена с линиями L1, L2 переменного тока на внутренней стороне штекера P1 и с внешним источником питания переменного тока, и она генерирует напряжение питания определенного уровня, которое требуется для каждой части схемы.

Схема 22 управления посредством схемы 51 управления зарядкой (фиг.2) осуществляет связь для проверки соединения с аккумулятором 53, выполняет операцию тестирования и разрешает запуск зарядки. Схема 23 детектирования утечки тока детектирует утечку на основании выходного сигнала ТНП 12.

Устройство 25 мониторинга напряжения соединено с линями L1, L2 переменного тока на внутренней стороне штекера P2, и оно детектирует напряжение между линиями L1, L2 переменного тока. Дополнительно, линии S-GND субземли, которые отделяются от линии GND земли, вводятся в устройство 25 мониторинга напряжения через ТНП 12 (как первичная сторона). Схема 26 тестирования выполняет операцию тестирования переключателя 11 и уведомляет схему 22 управления о результате этого тестирования.

Катушка 230 возбуждения, предусмотренная на выходной стороне схемы 23 детектирования утечки тока, представляет собой катушку возбуждения переключателя 11. Когда схема 23 детектирования утечки тока детектирует утечку, подача тока прекращается и контакты 111, 112 реле переключателя 11 переводятся в разомкнутое состояние. Дополнительно, при запуске зарядки ток протекает к катушке 230 возбуждения и контакты 111, 112 реле переводятся в замкнутое состояние.

Схема 22 управления активируется сразу после поступления питания из схемы 21 источника питания, после чего схема 22 управления, например, осуществляет связь для проверки соединения со схемой 51 управления зарядкой секции 50 нагрузки и после проверки соединения подает команду схеме 26 тестирования для выполнения тестирования. Когда на основании операции тестирования определяется, что секция 50 нагрузки работает в нормальном режиме, схема 22 управления разрешает начать зарядку.

Схема 26 тестирования переводит электромагнитное реле 13 в замкнутое состояние и создает на предварительно определенное время короткозамкнутую цепь между линиями L1, L2 переменного тока посредством резистора R13. На основании этой короткозамкнутой цепи в схеме 23 детектирования утечки тока детектируется возникновение аномалии (утечки тока), и переключатель 11 переводится в разомкнутое состояние. Когда, исходя из этого переключения, устройство 25 мониторинга напряжения детектирует, что напряжение между линиями L1, L2 переменного тока отсутствует, схема 26 тестирования выводит этот результат детектирования в схему 22 управления на основании того факта, что схема 23 детектирования утечки тока и переключатель 11 работают нормально.

Когда устройство 25 мониторинга напряжения детектирует аномалию, заключающуюся в отсутствии изменения напряжения, схема 26 тестирования выводит в схему 22 управления сигнал, указывающий наличие аномалии во время тестирования. Следует отметить, что проверка, выполняемая устройством 25 мониторинга напряжения, включает в себя проверку наличия/отсутствия спайки контактов 111, 112 переключателя 11. На фиг.5 показано устройство 25 мониторинга напряжения.

Когда из схемы 26 тестирования принимается сигнал, указывающий нормальное состояние секции 50 нагрузки, схема 22 управления подает команду секции 50 нагрузки начать зарядку. Когда принимается сигнал, указывающий аномальное состояние секции 50 нагрузки, схема 22 управления запрещает зарядку секции 50 нагрузки. Схема 23 детектирования утечки тока детектирует наличие/отсутствие аномалии в течение операции зарядки. Подробная иллюстрация схемы 23 детектирования утечки тока приведена на фиг.2.

На фиг.5 показана структурная схема устройства 25 мониторинга напряжения, показанного на фиг.1. ТНП 12 сконфигурирован посредством вторичной обмотки (катушки), которая намотана вокруг круглого сердечника из, например, пермаллоя или другого электромагнитного материала, причем линии L1, L2 переменного тока и линия S-GND субземли вставлены в круглый сердечник. Линия S-GND субземли отделяется между штекером P1 и ТНП 12 в середине линии GND заземления и используется как общая линия (земля) устройства 25 мониторинга напряжения, как описано ниже.

Устройство 25 мониторинга напряжения сконфигурировано посредством первой и второй схем 251, 252 мониторинга напряжения, которые имеют, по существу, одинаковую конфигурацию. Первая схема 251 мониторинга напряжения сконфигурирована путем соединения схем в следующем порядке: схема 2511 отсечения постоянного тока (схема прерывания составляющей постоянного тока), которая предназначена для прерывания составляющей постоянного тока из входного сигнала и которая сконфигурирована посредством, например, конденсатора, схема 2512 выпрямления, которая предназначена для выпрямления входного сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока, схема 2513 детектирования напряжения, которая предназначена для детектирования уровня выпрямленного сигнала напряжения, и схема 2514 определения, которая предназначена для детектирования или определения, превышает ли детектированный уровень напряжения предварительно определенную заданную величину. Аналогично, вторая схема 252 мониторинга напряжения сконфигурирована путем соединения схем в следующем порядке: схема 2521 отсечения постоянного тока (схема прерывания составляющей постоянного тока), схема 2522 выпрямления, схема 2523 детектирования напряжения и схема 2524 определения.

В первой схеме 251 мониторинга напряжения схема 2511 отсечения постоянного тока соединена с линией L1 переменного тока в позиции A через ТНП 12 и переключатель 11 на виде со стороны штекера P1. Общие стороны схемы 2511 отсечения постоянного тока, схемы 2512 выпрямления, схемы 2513 детектирования напряжения и схемы 2514 определения соединены с линией S-GND субземли. Во второй схеме 252 мониторинга напряжения схема 2521 отсечения постоянного тока соединена с линией L2 переменного тока в позиции B через ТНП 12 и переключатель 11 на виде со стороны штекера P1. Общие стороны схемы 2521 отсечения постоянного тока, схемы 2522 выпрямления, схемы 2523 детектирования напряжения и схемы 2524 определения соединены с линией S-GND субземли.

На фиг.6 показана принципиальная схема, иллюстрирующая пример конфигурации первой схемы 251 мониторинга напряжения и второй схемы 252 мониторинга напряжения. В первой схеме 251 мониторинга напряжения позиция A линии L1 переменного тока соединена с одним из входных зажимов компаратора CMP (схемы детектирования напряжения) через конденсатор Cm1 (третий конденсатор), резистор Rm1 (третий резистор) и диод D1. Точка соединения между резистором Rm1 и диодом D1 соединена с линией S-GND субземли через резистор Rm2 (четвертый резистор). Точка соединения между диодом D1 и компаратором CMP соединена с линией S-GND субземли через конденсатор Cm2 (четвертый конденсатор).

Источник E опорного напряжения, который генерирует предварительно установленное опорное напряжение, соединен с другим входным зажимом компаратора CMP. В этом случае конденсатор Cm1 совпадает, например, с конденсатором схемы 2511 отсечения постоянного тока, диод D1 совпадает, например, с диодом схемы 2512 выпрямления, а компаратор CMP совпадает с компаратором схемы 2513 детектирования напряжения и схемой 2514 определения.

Схема 252 мониторинга напряжения имеет такую же конфигурацию, что и схема 251 мониторинга напряжения, за исключением того, что вместо позиции A с конденсатором Cm1 соединена позиция B линии L2 переменного тока. Соответственно, описание конфигурации схемы 252 мониторинга напряжения опущено.

Ниже описана операция детектирования состояния спайки переключателя 11, выполняемая устройством 25 мониторинга напряжения. Во-первых, схема 26 тестирования выводит сигнал инструкции для изменения состояния переключателя 11 на разомкнутое состояние. В частности, прекращается подача тока возбуждения на катушку 230 возбуждения. Когда каждый из релейных контактов 111, 112 работает нормально (то есть при отсутствии спайки), оба этих контакта переходят в разомкнутое состояние. В противном случае, по меньшей мере, один из аномальных (спаянных) релейных контактов 111, 112 остается в замкнутом состоянии.

Затем схема 26 выводит в первую и вторую схемы 251, 252 мониторинга напряжения инструкцию для выполнения операции детектирования. В ответ на эту инструкцию первая и вторая схемы 251, 252 мониторинга напряжения начинают операцию детектирования и выводят в схему 26 тестирования результат определения согласно детектированному уровню напряжения.

Когда оба контакта 111, 112 реле переключателя 11 работают нормально, разделенные линии L11, L21 разрываются и в результате напряжение не подается в устройство 25 мониторинга напряжения. Соответственно, напряжение также не подается в схемы 2511, 2521 отсечения постоянного тока. Тем не менее, постоянный ток, соответствующий накопительному заряду, может протекать от любого из конденсаторов C50, C51 и C52 поглощения разности потенциалов внутри секции 50 нагрузки (фиг.2), имеющей штекер TL, к схемам 251, 252 мониторинга напряжения, при этом конденсаторы поглощения разности потенциалов были описаны ранее.

Однако, поскольку схемы 251, 252 мониторинга напряжения снабжены схемами 2511, 2521 отсечения постоянного тока, постоянный ток, протекающий от любого из конденсаторов C50, C51 и C52, прерывается и не протекает к схемам 2512, 2522 выпрямления. Соответственно, в схемах 2513, 2523 детектирования напряжения предотвращается ложное детектирование напряжения от постоянного тока, протекающего от какого-либо из конденсаторов C50, C51 и C52. Путем предотвращения ложного детектирования напряжения в описанных выше схемах 2513, 2523 детектирования напряжения риск ложного детектирования аномалии в переключателе 11 в схемах 2514 и 2524 определения из-за постоянного тока, поступающего из конденсаторов C50, C51 и C52, снижается. Следовательно, даже в этом случае детектирование состояния спайки в переключателе 11 выполняется нормально.

В этой связи, когда выполняется детектирование спайки в электромагнитном реле, расположенном между внешним источником питания переменного тока и аккумулятором, как описано в патентном документе 1, если в конденсаторе в секции нагрузки накапливается заряд, то так называемая часть электропитания существует на обеих сторонах электромагнитного реле, и уровень детектируемого тока зависит от аккумулятора, как в вышеупомянутых конденсаторах C50, C51 и C52, и, соответственно, точное выполнение детектирования спайки не представляется возможным. Кроме того, когда линия земли внешнего источника питания переменного тока плавает относительно заземления, между двумя сторонами возникают емкостные соединения, которые влияют на величину детектируемого тока, и, соответственно, точное выполнение детектирования спайки не представляется возможным.

Тем не менее, согласно устройству 1 мониторинга зарядки, показанному на фиг.1, поскольку устройство 25 мониторинга напряжения содержит схемы 2511, 2521 отсечения постоянного тока (схемы прерывания составляющей постоянного тока), можно предусмотреть устройство мониторинга зарядки, которое устраняет влияние паразитных токов из другой секции и точно детектирует наличие/отсутствие переменного тока из внешнего источника питания переменного тока, так что может быть выполнено точное детектирование спайки контактов переключателя.

Так, когда один из релейных контактов 111, 112 переключателя, например релейный контакт 111, спаивается, напряжение прилагается к схеме 2511 отсечения постоянного тока только из-за входного сигнала переменного тока через линию L1 переменного тока. Генерируемое напряжение выпрямляется посредством схемы 2512 выпрямления, и уровень напряжения детектируется посредством схемы 2513 детектирования напряжения. Когда уровень напряжения превышает предопределенный заданный уровень, схема 2514 определения определяет, что присутствует аномалия. Следовательно, спайка релейного контакта 111 может быть детектирована.

Аналогично, когда спаиваются оба релейных контакта 111, 112, обе схемы 2514, 2524 определения определяют, что имеет место аномалия. Следовательно, в любом случае детектирование состояния спайки каждого из релейных контактов переключателя 11 выполняется корректно.

Следует отметить, что каждая из схем 251, 252 мониторинга напряжения сконфигурирована так, чтобы прерывать составляющую постоянного тока, которая вводится в схемы 2511, 2521 отсечения постоянного тока, и чтобы допускать прохождение только всех составляющих переменного тока к линии S-GND субземли. Следовательно, как описано ниже, по сравнению с конфигурацией, где составляющие переменного тока возвращаются в линию GND земли, в данной конфигурации количество сцепленных магнитных потоков первичной линии ТНП 12 может быть сбалансировано. В результате, независимо от наличия схем 251, 252 мониторинга напряжения, может быть обеспечен нормальный режим работы схемы 23 детектирования утечки тока. Следует отметить, что схемы 2513, 2523 детектирования напряжения могут обрабатываться цифровым образом. Так, схемы 2514, 2524 определения могут быть сконфигурированы путем выполнения процесса определения посредством программного обеспечения с использованием микрокомпьютера.

На фиг.2 показана структурная схема, подробно иллюстрирующая пример схемы 23 детектирования утечки тока. Как показано, секция 50 нагрузки имеет штекер TL, соединенный со штекером P2, причем линии L1, L2 переменного тока, линия GND земли и сигнальная линия управления могут быть соединены с секцией 50 нагрузки через этот штекер TL. Секция 50 нагрузки содержит хорошо известную схему 51 управления зарядкой инверторного типа, реле 52 и заряжаемый/перезаряжаемый аккумулятор 53. Следует отметить, что иллюстрация выходной стороны аккумулятора 53 опущена. Кроме того, в качестве схемы 51 управления зарядкой могут быть использованы различные системы. Например, напряжение каждой из линий L1, L2 переменного тока может быть переключено на высокой частоте, преобразовано в предварительно заданное напряжение постоянного тока и использовано для зарядки аккумулятора 53 через реле 52 посредством, например, тока величиной более десяти ампер. Реле 52 предназначено для остановки операции зарядки, когда аккумулятор 53 полностью заряжен.

Конденсатор C50 подключен между линиями L1, L2 переменного тока, конденсатор C51 подключен между линией L1 переменного тока и линией GND земли, конденсатор C52 подключен между линией L2 переменного тока и линией GND земли. Когда штекер P2 и штекер TL соединяются и начинается операция зарядки, эти конденсаторы C50, C51 и C52 могут генерировать разность потенциалов между линиями L1, L2 переменного тока из-за наложения избыточного тока, временно генерируемого для поглощения разности уровней напряжений между уровнем напряжения преобразования в схеме 51 управления зарядкой и уровнем напряжения линий L1, L2 переменного тока. Из-за выполнения операции переключения в схеме 51 управления зарядкой на высокой частоте ток высокочастотной помехи протекает через линии L1, L2 переменного тока, генерируя аналогичным образом разность потенциалов, в результате чего ток помехи на каждом уровне протекает к, по меньшей мере, одному из конденсаторов.

Указанный ток, протекающий к конденсаторам C50, C51, C52, генерирует разность в уровне тока между линиями L1, L2 переменного тока устройства 1 мониторинга зарядки. Разность в уровне тока между линиями L1, L2 переменного тока схожим образом генерируется из-за тока утечки, который вызывается из-за ухудшения изоляции вокруг линии системы питания, каждого соединительного штекера и аккумулятора 53, либо из-за короткозамкнутой цепи между землей и секцией с другим напряжением.

ТНП 12 детектирует подобную разность в уровне тока. ТНП 12 сконфигурирован посредством вторичной обмотки (катушки), которая намотана вокруг круглого сердечника, например, из пермаллоя или другого электромагнитного материала, причем линии L1, L2 переменного тока и линия земли вставлены в упомянутый круглый сердечник. Согласно этой конфигурации на обоих концах катушки индуцируется напряжение, соответствующее разности между количествами сцепленных магнитных потоков, которые генерируются посредством токов, обычно, с частотой 60 Гц, протекающих в противоположных друг другу направлениях по линиям L1, L2 переменного тока и линии земли (тем не менее, это не нужно учитывать в варианте осуществления с однофазным напряжением 200 В, поскольку линия земли соединена с землей). Следовательно, когда нормальный переменный ток протекает по линиям L1, L2 переменного тока, количества сцепленных магнитных потоков в противоположных друг другу направлениях становятся равны друг другу и разность становится равной нулю. Как результат, поскольку из ТНП 12 нет выхода, электрический ток утечки протекает к какой-либо одной из линий переменного тока, или уровень тока между линиями L1, L2 переменного тока меняется, когда накладывается ток из другой части. Следовательно, на каждом конце катушки ТНП 12 генерируется разностное напряжение.

Как описано со ссылкой на фиг.5, составляющая переменного тока, протекающего из линий L1, L2 переменного тока к устройству 25 мониторинга напряжения, возвращается в ТНП 12 через линию S-GND субземли благодаря схемам 2511, 2521 отсечения постоянного тока на входных ступенях схем 251, 252 мониторинга напряжения. Следовательно, даже когда разность генерируется в токе, протекающем к линиям L1, L2 переменного тока, из-за тока, протекающего в устройство 25 мониторинга напряжения в течение зарядки аккумулятора, разность в потоках, которая возникает в линиях L1, L2 переменного тока, смещается током, который возвращается в линию S-GND субземли. Таким образом, предотвращается ложное детектирование утечки тока благодаря устройству 25 мониторинга напряжения.

Упомянутый ток возвращается из устройства 25 мониторинга напряжения в линию S-GND субземли через резистор Rm2 и конденсатор Cm2, которые показаны на фиг.6.

Как указано выше при описании предшествующего уровня техники, во время зарядки может возникнуть утечка тока из-за плохого соединения между линией зарядки и устройством или из-за дефекта изоляции аккумулятора. Желательно, чтобы подобная утечка тока детектировалась как можно раньше, чтобы избежать поражения электрическим током, отказа устройства и понижения эффективности зарядки. Кроме того, в структуре, где устройство изолировано от земли, электрический заряд, обусловленный утечкой тока во время зарядки, протекает на землю через тело человека, вызывая дискомфортное ощущение.

Следовательно, как описано в патентном документе 1, зарядка выполняется в состоянии, когда зарядное устройство имеет реле, расположенное между внешним источником питания переменного тока и аккумулятором. Это реле представляет собой электромагнитное реле, которое имеет релейный контакт на двух линиях переменного тока, проходящих от внешнего источника питания переменного тока. Как описано в патентном документе 1, когда схема детектирования тока утечки подтверждает наличие тока утечки, состояние обоих релейных контактов электромагнитного реле одновременно переключается в разомкнутое состояние, для отсоединения внешнего источника питания переменного тока от стороны аккумулятора.

Поскольку аккумулятор подобного устройства заряжается током относительной большой величины (более десяти ампер), релейные контакты в электромагнитном реле многократно незначительно оплавляются из-за переходных пусковых токов, вызываемых многократными включениями и выключениями электромагнитного реле, и в некоторых случаях релейные контакты могут быть спаяны с фиксированным контактом. По этой причине применялось известное устройство, которое в составе устройства мониторинга зарядки имело схему для детектирования спайки электромагнитного реле. Эта схема детектирования спайки детектирует наличие/отсутствие напряжения между двумя линиями переменного тока, когда есть соединение с внешним источником питания переменного тока, и обеспечивает сигнал для приведения электромагнитного реле в разомкнутое состояние. Когда детектируется напряжение, детектируется наличие спайки.

Более того, для детектирования спайки между релейным контактом и фиксированной точкой, согласно публикации японской патентной заявки № 2006-310219, устройство детектирования спайки располагается между двумя питающими линиями, соединяющими аккумулятор с инвертором в электрическом транспортном средстве. Это устройство детектирования спайки сконфигурировано так, чтобы иметь возможность детектирования наличия/отсутствия спайки каждого из главных реле R1, R2, расположенных в двух питающих линиях, причем детектирование наличия/отсутствия спайки каждого главного реле позволяет детектировать аномалию реле на максимально ранней стадии, до спайки обоих релейных контактов.

Тем не менее, в устройстве детектирования спайки, описанном в публикации японского патента № 2006-310219, главные реле R1, R2 представляют собой тип отдельных реле, которые могут быть включены/выключены независимо друг от друга, причем операция детектирования выполняется последовательно, с приложением сигнала приведения в действие последовательно к каждому реле, и главные реле R1, R2 отличаются от электромагнитного реле, в котором релейные контакты включаются/выключаются синхронно. В качестве конфигурации схемы для индивидуального детектирования наличия/отсутствия спайки каждого релейного контакта рассматривается пара схем, которая детектирует наличие/отсутствие напряжения между каждой линией переменного тока и линией земли, когда передается инструкция для переключения электромагнитного реле в разомкнутое состояние.

С другой стороны, в отличие от патентного документа 1, в качестве обычно используемого устройства, способного детектировать малую утечку тока, рассматривается устройство мониторинга утечки тока, которое снабжено трансформатором нулевой последовательности с вставленными в него двумя линиями переменного тока в качестве первичной обмотки. Малый ток утечки может быть детектирован путем детектирования разности в уровне токов, протекающих по обеим линиям переменного тока. В этой конфигурации для детектирования разности в уровне токов, протекающих к обеим линиям переменного тока, как описано выше, когда пара схем для детектирования наличия/отсутствия напряжения между каждой линией переменного тока и линией земли используется как схема детектирования спайки, токи, протекающие через обе линии переменного тока, становятся несбалансированными из-за тока, который протекает между одной линией переменного тока и линией земли через схему детектирования спайки, в результате чего разность тока детектируется трансформатором нулевой последовательности, что приводит к неправильному срабатыванию схемы детектирования утечки тока.

Тем не менее, в устройстве 1 мониторинга зарядки, показанном на фиг.1, переменный ток, который протекает из линий L1, L2 переменного тока к устройству 25 мониторинга напряжения, возвращается в ТНП 12 через линию S-GND субземли. Следовательно, представляется возможным создать устройство мониторинга утечки тока, которое снабжено конфигурацией схем для индивидуального детектирования наличия/отсутствия спайки релейных контактов линий переменного тока путем детектирования напряжения между каждой линией переменного тока и линией земли, причем это устройство способно избегать ложного детектирования утечки тока малого уровня путем предотвращения влияния на точность детектирования утечки тока с использованием трансформатора нулевой последовательности.

В схеме 231 заземления нейтрали, действующей как схема подавления напряжения, последовательная схема, сконфигурированная из двух резисторов R1, R2 с одинаковой величиной сопротивления, и последовательная схема, сконфигурированная из двух конденсаторов C1, C2 с одинаковой величиной емкости, соединены параллельно с обоими концами катушки ТНП 12, и средняя точка между каждым из резисторов R1, R2 и средняя точка между каждым из конденсаторов C1, C2 заземлены. Детектированное напряжение катушки вводится в схему 232 дифференциального усилителя через схему 231 заземления нейтрали. В конфигурации, где оба зажима катушки ТНП 12 вводятся напрямую в дифференциальный усилитель, в дифференциальном усилителе напряжение разности временно генерируется как сигнал постоянного тока из катушки, когда избыточный ток налагается на одну из линий L1, L2 переменного тока при запуске зарядки. Тем не менее, путем использования схемы 231 заземления нейтрали временное протекание тока, имеющего составляющую постоянного тока, не приводит к смещению выходного сигнала к одной из полярностей, поскольку средняя точка выхода совпадает с землей. Соответственно, уровень составляющей постоянного тока подавляется. Следовательно, представляется возможным предотвратить ложное детектиров