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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Relais zum Öffnen und Schließen eines elektrischen Kreises und eine Energiezuführvorrichtung für ein Fahrzeug, welche das Relais aufweist.
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In vergangenen Jahren ist die Nachfrage nach Hybridfahrzeugen, die eine Verbrennungskraftmaschine und einen Motorgenerator verwenden, angewachsen, um auf soziale Anforderungen zu reagieren, wie etwa einen niedrigen Kraftstoffverbrauch und niedrige Emissionen. 7 zeigt ein Beispiel einer Energiezuführvorrichtung (System) eines allgemeinen Hybridfahrzeugs.
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Die Energiezuführvorrichtung weist eine Gleichstromenergiezufuhr 1, wie etwa eine Sekundärbatterie, einen Glättungskondensator 2 und eine elektrische Last 3, die zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird, wie etwa ein Konverter, ein Inverter oder einen Motorgenerator, auf. Der Glättungskondensator 2 und die elektrische Last 3 sind mit der Energiezufuhr 1 verbunden. Weiterhin sind ein erstes Hauptrelais 4 und ein zweites Hauptrelais 5 an einem positiven Ende bzw. einem negativen Ende der Energiezufuhr 1 verbunden. Eine Vorladeschaltung 6 zum Begrenzen eines Anlauf- bzw. Einschaltstromes ist parallel mit dem zweiten Hauptrelais 5 verbunden. In der Vorladeschaltung 6 sind ein Vorladerelais 7 und ein Begrenzungswiderstand 8 in Serie verbunden.
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Bei einem Starten der Energiezuführvorrichtung wird eine elektrische Schaltung über die Vorladeschaltung 6 erregt, so dass eine Vorladung für ein elektrisches Laden des Glättungskondensators 2 durchgeführt wird, während der Anlauf- bzw. Einschaltstrom begrenzt wird.
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Jedoch ist es notwendig, dass die Energiezuführvorrichtung eine Vorladeschaltung 6 separat von den Hauptrelais aufweist, um den Anlaufstrom zu begrenzen. Daher steigt die Anzahl von Komponenten der Energiezuführvorrichtung an, was zu einem Anstieg der Größe und Herstellkosten der Energiezuführvorrichtung führt.
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Beispielsweise beschreibt die
japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2004-6084 eine Energiezuführeinrichtung zum Lösen solcher Nachteile. Die beschriebene Energiezuführeinrichtung weist ein einzelnes Relais auf, d. h. ein Abschalterelais, das eine Hauptrelaisfunktion und eine Anlaufstrombegrenzungsfunktion aufweist. Das Abschalterelais weist einen beweglichen Kontakt als einen ersten Kontakt, fixierte Kontakte als einen zweiten Kontakt, einen an dem beweglichen Kontakt fixierten Widerstand und einen Antriebsmechanismus zum Bewegen des beweglichen Kontakts und des Widerstands auf. Der Antriebsmechanismus weist ein sich hin und her bewegendes Element zum Hin- und herbewegen des beweglichen Kontakts und des Widerstands sowie einen Stopper zum Blockieren des beweglichen Kontakts bei einer vorbestimmten Position auf.
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Wenn der bewegliche Kontakt und der Widerstand zu einer vorbestimmten Aus-Position durch das sich hin und her bewegende Element bewegt werden, und an der Aus-Position durch den Stopper blockiert wird, befindet sich das Relais in einem Aus-Zustand, in dem der bewegliche Kontakt und der Widerstand von den fixierten Kontakten separiert bzw. abgetrennt sind. Um das Relais von dem Aus-Zustand auf einen Ein-Zustand umzuschalten, werden zunächst der bewegliche Kontakt und der Widerstand zu einer vorbestimmten Stoppposition durch das sich hin und her bewegende Element bewegt, und an der Stoppposition durch den Stopper blockiert. Daher befindet sich das Relais in einem Anlaufstrombegrenzungszustand, in dem der bewegliche Kontakt mit den fixierten Kontakten über den Widerstand verbunden ist. Dabei wird ein Anlaufstrom begrenzt.
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Anschließend, wenn der bewegliche Kontakt und der Widerstand zu einer vorbestimmten Ein-Position durch das sich hin und her bewegende Element bewegt werden, und an der Ein-Position durch den Stopper blockiert werden, befindet sich das Relais in dem Ein-Zustand, in dem der bewegliche Kontakt direkt mit den fixierten Kontakten verbunden ist.
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Jedoch weist in der Energiezuführvorrichtung das Relais zwei Antriebsquellen, wie etwa Magnetventile bzw. Solenoide, für das sich hin und her bewegende Element und den Stopper auf. Weiterhin werden die Zustände des Relais durch entsprechendes Steuern von Operationen der beiden Antriebsquellen umgeschaltet. Daher sind der Aufbau und die Steuerung des Relais kompliziert.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des vorstehenden Sachverhalts gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Relais mit einem einfachen Aufbau bereitzustellen, das einfach gesteuert wird. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Relais bereitzustellen, das dazu fähig ist, zu Reduktionen der Anzahl von Komponenten, der Größe und Herstellkosten einer elektrischen Schaltung beizutragen.
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Gemäß einem Aspekt umfasst ein Relais Kontakte, eine Antriebsspule, ein bewegliches Teil und einen Widerstand. Die Antriebsspule erzeugt eine magnetische Kraft gemäß einem Steuersignal. Das bewegliche Teil ist eingerichtet, um durch die magnetische Kraft angetrieben zu werden, um die Kontakte zu öffnen und zu schließen. Der Widerstand weist einen vorbestimmten elektrischen Widerstandswert auf. Die Kontakte werden in einem ersten Ein-Zustand geschlossen, wenn das Steuersignal sich bei einem ersten Pegel befindet, und in einem zweiten Ein-Zustand geschlossen, wenn das Steuersignal bei einem zweiten Pegel liegt, der höher als der erste Pegel ist. In dem ersten Ein-Zustand sind die Kontakte durch den Widerstand geschlossen. In dem zweiten Ein-Zustand sind die Kontakte durch das bewegliche Teil ohne den Widerstand geschlossen.
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In dem Relais werden Betriebszustände, wie etwa der erste Ein-Zustand und der zweite Ein-Zustand, durch einfaches Ändern des Steuerbefehls zu der einzelnen Antriebsspule als die Antriebsquelle umgeschaltet. Daher kann der Aufbau und die Steuerung des Relais vereinfacht werden.
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Das Relais kann verwendet werden, um einen elektrischen Kreis zu öffnen und zu schließen. Beispielsweise kann bei einem Schließen des elektrischen Kreises, d. h., bei einem Erregen des elektrischen Kreises, das Relais zunächst zu dem ersten Ein-Zustand betätigt werden, und anschließend zu dem zweiten Ein-Zustand umgeschaltet werden. Das heißt, dass in dem ersten Ein-Zustand, weil die elektrische Schaltung bzw. der elektrische Kreis über den Widerstand erregt wird, ein Anlaufstrom begrenzt wird. Anschließend wird der elektrische Kreis auf einen normal erregten Zustand umgeschaltet, durch Umschalten des Relais auf den zweiten Ein-Zustand, bei dem die Kontakte ohne den Widerstand geschlossen sind. Das heißt, dass das einzelne Relais eine Hauptrelaisfunktion und eine Anlaufstrombegrenzungsfunktion aufweist. Demzufolge trägt das Relais dazu bei, die Anzahl von Komponenten und die Größe der elektrischen Schaltung zu reduzieren. Weiterhin trägt das Relais dazu bei, die Herstellkosten der elektrischen Schaltung zu reduzieren.
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Beispielsweise kann das Relais bei einer Energiezuführvorrichtung für ein Fahrzeug angewendet werden. In einer elektrischen Schaltung der Energiezuführvorrichtung werden ein Glättungskondensator und eine elektrische Last des Fahrzeugs mit einer Gleichstromenergiezufuhr über das Relais verbunden. In einem solchen Fall benötigt die Energiezuführvorrichtung keine Vorladeschaltung zum Begrenzen des Anlaufstroms. Daher wird die Anzahl von Komponenten der Energiezuführvorrichtung reduziert. Weiterhin werden die Größe und die Herstellkosten der Energiezuführvorrichtung reduziert.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die auf die anhängenden Zeichnungen Bezug nimmt, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, besser ersichtlich, wobei in den Zeichnungen gilt:
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1 ist ein schematisches Diagramm einer Energiezuführvorrichtung für ein Hybridfahrzeug mit einem Relais gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2A ist ein schematisches Diagramm des Relais in einem Aus-Zustand gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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2B ist ein schematisches Diagramm des Relais in einem ersten Ein-Zustand gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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2C ist ein schematisches Diagramm des Relais in einem zweiten Ein-Zustand gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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3 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerroutine des Relais gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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4A ist ein schematisches Diagram eines Relais in einem Aus-Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4B ist ein schematisches Diagramm des Relais in einem ersten Ein-Zustand gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
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4C ist ein schematisches Diagramm des Relais in einem zweiten Ein-Zustand gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
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5 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines Relais gemäß einer Modifikation des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels;
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6A ist ein schematisches Diagramm eines Relais in einem Aus-Zustand gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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6B ist ein schematisches Diagramm des Relais in einem ersten Ein-Zustand gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
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6C ist ein schematisches Diagramm des Relais in einem zweiten Ein-Zustand gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel; und
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7 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels einer Energiezuführvorrichtung für ein allgemeines Hybridfahrzeug.
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Veranschaulichende Ausführungsbeispiele werden nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsbeispiele werden veranschaulichend in einer Energiezuführvorrichtung (System) eines Hybridfahrzeugs angewendet.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Es wird ein erstes Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. Zunächst wird ein allgemeiner Aufbau einer Energiezuführvorrichtung eines Hybridfahrzeugs beschrieben.
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Mit Bezugnahme auf 1 gilt, dass eine Gleichstromenergiequelle 11, die ebenso als Batterie bezeichnet wird, beispielsweise als eine Sekundärbatterie aufgebaut ist. Ein Glättungskondensator 14 und eine elektrische Last 15 sind mit der Energiequelle 11 über ein Relais der Drei-Modus-Art 12 und ein Hauptrelais 13 verbunden. Die elektrische Last 15 ist eine Einrichtung, die zum Antreiben des Hybridfahrzeugs verwendet wird. Die elektrische Last 15 ist beispielsweise ein Konverter, ein Inverter und/oder ein Motor-Generator.
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Beispielsweise ist das Relais der Drei-Modus-Art 12 mit einem positiven Ende der Energiezufuhr 11 verbunden, und das Hauptrelais 13 ist mit einem negativen Ende der Energiezufuhr 11 verbunden. Alternativ kann das Hauptrelais 13 mit dem positiven Ende der Energiezufuhr 11 verbunden sein, und das Relais der Drei-Modus-Art 12 kann mit dem negativen Ende der Energiezufuhr 11 verbunden sein. Operationen des Relais der Drei-Modus-Art 12 und des Hauptrelais 13 werden über eine elektronische Steuerschaltung (ECU) 16 gesteuert.
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Als Nächstes wird ein Aufbau des Relais der Drei-Modus-Art 12 mit Bezugnahme auf die 2A bis 2C beschrieben.
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Das Relais der Drei-Modus-Art 12 umfasst eine Antriebsspule 17, ein bewegliches Teil (Nadel) 18 und ein Paar von Kontakten 19. Die Antriebsspule 17 erzeugt eine magnetische Kraft gemäß einem Steuersignal, das eine Relais-Ein-Spannung Vr darstellt, das von der ECU 16 ausgegeben wird. Das bewegliche Teil 18 wird als Antwort auf die magnetische Kraft angetrieben. Das Paar von Kontakten 19 wird durch das bewegliche Teil 18 geöffnet und geschlossen.
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Das Relais der Drei-Modus-Art umfasst weiterhin Kontaktwiderstände 20. Der Kontaktwiderstand 20 ist an einem Teil einer oberen Fläche jedes Kontakts 19 fixiert, wobei die obere Fläche eine Kontaktfläche bereitstellt. Der Kontaktwiderstand 20 ist in einem Zustand, elektrisch mit dem Kontakt 19 verbunden zu sein, fixiert. Der Kontaktwiderstand 20 besteht aus einem resistiven Element mit einem vorbestimmten elektrischen Widerstandswert zum Begrenzen eines Anlaufstroms.
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Das bewegliche Teil 18 umfasst ein erstes bewegliches Element 21 und ein zweites bewegliches Element 22, die separat von einander beweglich sind. Das erste bewegliche Element 21 und das zweite bewegliche Element 22 werden entsprechend in einer Richtung, um von den Kontakten 19 getrennt zu werden, mit Hilfe von Vorspannelementen 23, 24, wie etwa Federn, entsprechend vorgespannt.
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Das erste bewegliche Element 21 weist eine Form auf, die ermöglicht, eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktwiderständen 20 herzustellen, wenn dieses in Kontakt mit den Kontaktwiderständen 20 gebracht wird. Das zweite bewegliche Element 22 weist eine Form auf, die ermöglicht, eine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 19 herzustellen, wenn dieses in Kontakt mit den Abschnitten der Kontakte 19, die sich von den Kontaktwiderständen 20 unterscheiden, gebracht werden.
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Die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 19 kann mindestens in zwei Zuständen durch angemessenes Anpassen von Materialien, Gewichten und Formen des ersten und zweiten beweglichen Elements 21, 22, Vorspannkräfte der Vorspannelemente 23, 24, wie etwa Federkonstanten, die magnetische Kraft der Antriebsspule 17, und dergleichen, hergestellt werden. Das heißt, dass das erste und zweite bewegliche Element 21, 22, die Vorspannelemente 23, 24 und die Antriebsspule 17 derart konfiguriert sind, dass wenn die durch die Antriebsspule 17 erzeugte magnetische Kraft kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, das erste bewegliche Element 21 in Richtung der Kontaktwiderstände 20 bewegt wird und in Kontakt mit den Kontaktwiderständen 20 gebracht wird, und wenn die magnetische Kraft größer als der vorbestimmte Wert ist, das zweite bewegliche Element 22 in Richtung der Kontakte 19 bewegt wird und in Kontakt mit den Kontakten 19 gebracht wird.
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Das erste bewegliche Element 21 ist beispielsweise aus einem Magneten hergestellt. Das zweite bewegliche Element 22 ist beispielsweise aus Eisen hergestellt.
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Beispielsweise weist das erste bewegliche Element 21 eine grundsätzliche U-Form auf, und stellt Kontaktflächen zum Kontaktieren mit Kontaktwiderständen 20 an Enden der generellen U-Form bereit. Daher ermöglicht das erste bewegliche Element 21 eine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 19 über die Kontaktwiderstände 20.
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Beispielsweise weist das zweite bewegliche Element 22 einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, und stellt Kontaktflächen zum Kontaktieren mit den Kontakten 19 an den Enden davon bereit. Daher ermöglicht das zweite bewegliche Element 22 eine elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 19 ohne Verwenden der Kontaktwiderstände 20.
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Wie in 2A gezeigt ist gilt, dass wenn sich die in die Antriebsspule 17 aufgeprägte Relais-Ein-Spannung Vr in einem Aus-Pegel V0 (z. B. 0 V) befindet, die Antriebsspule 17 keine magnetische Kraft erzeugt. Daher werden das erste bewegliche Element 21 und das zweite bewegliche Element 22 an Aus-Positionen weg von den Kontakten 19 und den Kontaktwiderständen 20 mit Hilfe der Vorspannkräfte der Vorspannelemente 23, 24 gehalten. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 12 in einem Aus-Zustand gehalten, in dem die Kontakte 19 offen sind, d. h., in einem nicht erregten Zustand.
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Wie in 2B gezeigt ist gilt, dass wenn sich die Relais-Ein-Spannung Vr bei einem ersten Ein-Pegel V1 (z. B. 5 V) befindet, die Antriebsspule 17 eine erste magnetische Kraft erzeugt, die kleiner oder gleich dem vorbestimmten Pegel ist. Daher wird das erste bewegliche Element 21 in Richtung der Kontaktwiderstände 20 bewegt, und wird in Kontakt mit den Kontaktwiderständen 20 gebracht. Dabei wird das Relais der Drei-Modus-Art 12 zu einem ersten Ein-Zustand umgeschaltet, in dem das erste bewegliche Element 21 die Kontakte 19 über die Kontaktwiderstände 20 schließt.
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Wie in 2C gezeigt ist gilt, dass wenn sich die Relais-Ein-Spannung Vr auf einem zweiten Ein-Pegel V2 (z. B. 12 V) befindet, der größer als der erste Ein-Pegel ist, die Antriebsspule 17 eine zweite magnetische Kraft erzeugt, die größer als der vorbestimmte Wert ist. Daher wird das zweite bewegliche Element 22 in Richtung der Kontakte 19 bewegt, und wird in Kontakt mit den Kontakten 19 gebracht. Dabei wird das Relais der Drei-Modus-Art 12 auf einen zweiten Ein-Zustand umgeschaltet, in dem das zweite bewegliche Element 22 die Kontakte 19 ohne Verwenden der Kontaktwiderstände 20 schließt, d. h., die Kontakte 19 direkt schließt.
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Die ECU 16 steuert die Operation des Relais der Drei-Modus-Art 12 durch Ausführen einer in 3 gezeigten Relais-Steuerroutine. Nachstehend wird eine Verarbeitung der durch die ECU 16 ausgeführten Relais-Steuerroutine beschrieben.
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Die in 3 gezeigte Relais-Steuerroutine wird periodisch wiederholt, während sich die ECU 16 in Betrieb befindet. Zunächst wird in einem Schritt 101 bestimmt, ob eine Inbetriebnahme der Energiezuführvorrichtung angefordert ist oder nicht. Wenn in einem Schritt 111 bestimmt wird, dass die Inbetriebnahme nicht angefordert ist, wird die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem Aus-Pegel V0 beibehalten, so dass das Relais der Drei-Modus-Art 12 in dem Aus-Zustand verbleibt.
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Wenn in dem Schritt 101 bestimmt wird, dass die Inbetriebnahme der Energiezuführvorrichtung angefordert ist, wird in einem Schritt 102 die Relais-Ein-Spannung Vr auf den ersten Ein-Pegel V1 (z. B. 5 V) geändert. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 12 auf den ersten Ein-Zustand umgeschaltet, in dem das erste bewegliche Element 21 die Kontakte 19 über die Kontaktwiderstände 20 schließt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Hauptrelais 13 ebenso auf einen Ein-Zustand umgeschaltet, d. h., auf einen erregten Zustand. Dabei wird eine elektrische Schaltung der Energiezuführvorrichtung über die Kontaktwiderstände 20 erregt, und eine Vorladung für ein elektrisches Laden des Glättungskondensators 14 wird durchgeführt, während ein Anlaufstrom zu der Startzeit der Energiezuführvorrichtung begrenzt wird.
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In einem Schritt 103 wird bestimmt, ob eine Kapazitätsspannung Vc, d. h., eine Spannung zwischen Anschlüssen des Glättungskondensators 14, größer als eine vorbestimmte Spannung Vp ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Kapazitätsspannung Vc kleiner oder gleich der vorbestimmten Spannung Vp ist, kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt 102 zurück. Daher wird die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem ersten Ein-Pegel V1 beibehalten, um das Relais der Drei-Modus-Art 12 in dem ersten Ein-Zustand beizubehalten.
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Wenn in dem Schritt 103 bestimmt wird, dass die Kapazitätsspannung Vc größer als die vorbestimmte Spannung Vp ist, fährt die Verarbeitung mit einem Schritt 104 fort. In dem Schritt 104 wird die Relais-Ein-Spannung Vr auf den zweiten Ein-Pegel V2 (z. B. 12 V) umgeschaltet, der höher als der erste Ein-Pegel V1 ist. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 12 auf den zweiten Ein-Zustand umgeschaltet, in dem das zweite bewegliche Element 22 die Kontakte 19 schließt, jedoch nicht über die Kontaktwiderstände 20, d. h., dass das zweite bewegliche Element 22 die Kontakte 19 direkt schließt.
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Daher wird die Energiezuführvorrichtung auf einen normal-erregten Zustand umgeschaltet, in dem die elektrische Schaltung ohne die Kontaktwiderstände 20 erregt wird. Auf diese Weise wird die Inbetriebnahme der Energiezuführvorrichtung beendet. Anschließend fährt die Verarbeitung mit einem Schritt 105 fort.
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Während des Betriebs der Energiezuführvorrichtung wird die Relais-Ein-Spannung Vr auf dem zweiten Ein-Pegel V2 beibehalten. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 12 in dem zweiten Ein-Zustand beibehalten.
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In einem Schritt 106 wird bestimmt, ob eine Abnormität in der Energiezuführvorrichtung auftritt oder nicht. Beispielsweise wird das Auftreten einer Abnormität basierend auf einem Abnormitätsdiagnoseergebnis bestimmt, das über eine nicht veranschaulichte Abnormitätsdiagnoseroutine erhalten wird. Wenn bestimmt wird, dass keine Abnormität in der Energiezuführvorrichtung vorliegt, d. h., dass sich die Energiezuführvorrichtung in einem normalen Zustand befindet, fährt die Verarbeitung mit einem Schritt 107 fort. In dem Schritt 107 wird bestimmt, ob ein Stoppbefehl zum Stoppen der Energiezuführvorrichtung erzeugt wird oder nicht.
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Wenn bestimmt wird, dass der Stoppbefehl nicht in dem Schritt 107 erzeugt wird, kehrt die Verarbeitung zu dem Schritt 105 zurück. Daher wird die Relais-Ein-Spannung Vr auf dem zweiten Ein-Pegel V2 beibehalten, um das Relais der Drei-Modus-Art 12 in dem zweiten Ein-Zustand beizubehalten.
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Wenn bestimmt wird, dass der Stoppbefehl in dem Schritt 107 erzeugt wird, fährt die Verarbeitung mit einem Schritt 108 fort. In dem Schritt 108 wird die Relais-Ein-Spannung Vr auf einen dritten Ein-Pegel V3 geändert, der kleiner als der zweite Ein-Pegel V2 ist. Der dritte Ein-Pegel V3 ist der gleiche oder im Wesentlichen der gleiche wie der erste Ein-Pegel V1. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 12 auf den ersten Ein-Zustand umgeschaltet, in dem das erste bewegliche Element 21 die Kontakte 19 über die Kontaktwiderstände 20 schließt.
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Anschließend, in einem Schritt 109, wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Periode verstrichen ist, seitdem die Relais-Ein-Spannung Vr auf den dritten Ein-Pegel V3 geändert wurde. Wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Periode verstrichen ist, fährt die Verarbeitung mit einem Schritt 110 fort. In dem Schritt 110 wird die Relais-Ein-Spannung Vr auf den Aus-Pegel V0 geändert. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 12 auf den Aus-Zustand umgeschaltet.
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Auf diese Weise wird bei einem Ausschalten des Relais der Drei-Modus-Art 12 das Relais der Drei-Modus-Art 12 zunächst auf den ersten Ein-Zustand umgeschaltet, um den durch die elektrische Schaltung fließenden elektrischen Strom zu reduzieren, und anschließend auf den Aus-Zustand umgeschaltet. Daher wird eine Lichtbogenbildung reduziert, und daher verbessert sich die Lebensdauer des Relais der Drei-Modus-Art 12.
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Wenn in dem Schritt 106 bestimmt wird, dass die Energiezuführvorrichtung eine Abnormität aufweist, fährt die Verarbeitung mit einem Schritt 111 fort, um in Abhängigkeit auf der Art der Abnormität eine Weise eines Ausschaltens des Relais der Drei-Modus-Art 12 zu ändern. Beispielsweise gilt in einem Fall einer Abnormität, bei der die elektrische Schaltung in der Energiezuführvorrichtung erfordert, um unverzüglich ent-erregt zu werden, die Relais-Ein-Spannung Vr von dem zweiten Ein-Pegel V2 auf den Aus-Pegel V0 umgeschaltet wird. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 12 unmittelbar auf den Aus-Zustand umgeschaltet. In einem Fall einer Abnormität, bei der die elektrische Schaltung der Energiezuführvorrichtung erfordert, nicht unmittelbar ent-erregt zu werden, wird die Relais-Ein-Spannung Vr zunächst von dem zweiten Ein-Pegel V2 auf den dritten Ein-Pegel V3 umgeschaltet, und anschließend auf den Aus-Pegel V0 umgeschaltet. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 12 von dem zweiten Ein-Zustand auf den ersten Ein-Zustand und anschließend auf den Aus-Zustand umgeschaltet. Daher wird eine Lichtbogenbildung reduziert.
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In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel gilt bei einem Starten der Energiezuführvorrichtung, d. h., bei einem Erregen der elektrischen Schaltung der Energiezuführvorrichtung, dass die Relais-Ein-Spannung Vr zunächst auf den ersten Ein-Pegel V1 eingestellt wird, um das Relais der Drei-Modus-Art 12 in den ersten Ein-Zustand zu bringen. Daher wird die elektrische Schaltung über die Kontaktwiderstände 20 erregt. Demzufolge kann die Vorladung für ein elektrisches Laden des Glättungskondensators 14 durchgeführt werden, während der Anlaufstrom zum Zeitpunkt eines Startens der Energiezuführvorrichtung begrenzt wird. Anschließend wird die Relais-Ein-Spannung Vr auf den zweiten Ein-Pegel V2 umgeschaltet, um das Relais der Drei-Modus-Art 12 in den zweiten Ein-Zustand zu bringen, in dem das zweite bewegliche Element 22 die Kontakte 19 schließt, ohne die Kontaktwiderstände 20. Das heißt, dass die Energiezuführvorrichtung auf den normal-erregten Zustand umgeschaltet wird, in dem die elektrische Schaltung ohne die Kontaktwiderstände 20 erregt wird.
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Auf diese Weise gilt, dass weil das einzelne Relais 12 eine Hauptrelaisfunktion sowie eine Anlaufstrombegrenzungsfunktion aufweist, die Energiezuführvorrichtung es nicht benötigt, eine separate Vorladeschaltung zum Begrenzen des Anlaufstroms aufzuweisen. Das heißt, dass die Vorladeschaltung, in der das Vorladerelais und der Begrenzungswiderstand in Serie verbunden sind, wie in 7 gezeigt ist, nicht notwendig ist. Daher kann die Anzahl von Komponenten der Energiezuführvorrichtung reduziert werden. Weiterhin kann die Größe der Energiezuführvorrichtung reduziert werden. Darüber hinaus können die Herstellkosten reduziert werden.
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Zusätzlich kann das Relais der Drei-Modus-Art 12 auf mindestens zwei Ein-Zustände nur durch Ändern des Spannungspegels, der der einzelne Antriebsspule 17 als die Antriebsquelle auferlegt wird, umgeschaltet werden. Daher kann der Aufbau und die Steuerung des Relais der Drei-Modus-Art 12 im Vergleich mit dem herkömmlichen Relais mit den zwei Antriebsquellen, die separat gesteuert werden, um den Ein-Zustand davon zu steuern, vereinfacht werden.
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Weiterhin umfasst das bewegliche Teil 18 das erste bewegliche Element 21 und das zweite bewegliche Element 22, die separat von einander beweglich sind. Das erste bewegliche Element 21 wird mit den Kontaktwiderständen 20 in Kontakt gebracht, wenn die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem ersten Ein-Pegel V1 liegt, um so das Relais der Drei-Modus-Art 12 in den ersten Ein-Zustand zu bringen. Das zweite bewegliche Element 22 wird in Kontakt mit den Kontakten 19 gebracht, wenn die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem zweiten Ein-Pegel V2 liegt, um so das Relais der Drei-Modus-Art 12 auf den zweiten Ein-Zustand umzuschalten. Demzufolge kann der erste Ein-Zustand und der zweite Ein-Zustand geeignet durch das erste bewegliche Element 21 und das zweite bewegliche Element 22 umgeschaltet werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Es wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die 4A bis 4C beschrieben. Nachstehend sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung davon wird nicht wiederholt. Es wird hauptsächlich ein sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidender Aufbau beschrieben.
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Mit Bezugnahme auf die 4A bis 4C gilt, dass in einem Relais der Drei-Modus-Art 25 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein bewegliches Teil 26 ein erstes bewegliches Element 27 und ein zweites bewegliches Element 28 aufweist, die separat von einander beweglich sind. Das erste bewegliche Element 27 besteht aus einem Widerstandselement mit einem vorbestimmten Widerstandswert, der zum Begrenzen eines Anlaufstroms notwendig ist, als der Widerstand. Daher weist das Relais der Drei-Modus-Art 25 nicht die Kontaktwiderstände 20 des ersten Ausführungsbeispiels auf.
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Das erste bewegliche Element 27 weist eine Form auf, die ermöglicht, die Kontakte 19 elektrisch zu verbinden, wenn diese in Kontakt mit Abschnitten des Kontakts 19 gebracht werden. Das zweite bewegliche Element 28 weist eine Form auf, die ermöglicht, die Kontakte 19 elektrisch zu verbinden, wenn diese in Kontakt mit Abschnitten der Kontakte 19, die sich von den Abschnitten unterscheiden, mit denen das erste bewegliche Element 27 kontaktiert, gebracht werden.
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Wie in 4A gezeigt ist gilt, dass wenn die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem Aus-Pegel V0 liegt, die Antriebsspule 17 keine magnetische Kraft erzeugt. Daher werden das erste bewegliche Element 27 und das zweite bewegliche Element 28 an Aus-Positionen weg von den Kontakten 19 mit Hilfe der Vorspannkräfte der Vorspannelemente 23, 24 gehalten. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 25 in dem Aus-Zustand gehalten, in dem die Kontakte 19 offen sind, d. h., in dem ent-erregten Zustand.
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Wie in 4B gezeigt ist gilt, dass wenn die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem ersten Ein-Pegel V1 liegt, die Antriebsspule 17 die erste magnetische Kraft erzeugt, die kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert ist. Daher wird das erste bewegliche Element 27 in Richtung der Kontakte 19 bewegt, und wird in Kontakt mit den Kontakten 19 gebracht. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 25 auf den ersten Ein-Zustand umgeschaltet, in dem die Kontakte 19 über das erste bewegliche Element 27 als der Widerstand geschlossen sind.
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Wie in 4C gezeigt ist gilt, dass wenn die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem zweiten Ein-Pegel V2 liegt, der größer als der erste Ein-Pegel V1 ist, die Antriebsspule 17 die zweite magnetische Kraft erzeugt, die höher als der vorbestimmte Wert ist. Daher wird das zweite bewegliche Element 28 in Richtung der Kontakte 19 bewegt, und in Kontakt mit den Kontakten 19 gebracht. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 25 auf den zweiten Ein-Zustand umgeschaltet, in dem die Kontakte 19 über das zweite bewegliche Element 28 geschlossen werden, ohne das erste bewegliche Element 27 als der Widerstand.
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In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist das erste bewegliche Element 27 aus dem Widerstandselement aufgebaut. Das Relais der Drei-Modus-Art 25 wird auf den ersten Ein-Zustand dadurch umgeschaltet, dass das erste bewegliche Element 27 zu den Kontakten 19 gebracht wird, wenn die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem ersten Ein-Pegel V1 liegt. Ebenso wird das Relais der Drei-Modus-Art 25 dadurch auf den zweiten Ein-Zustand umgeschaltet, dass das zweite bewegliche Element 28 zu den Kontakten 19 gebracht wird, wenn die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem zweiten Ein-Pegel V2 liegt. Daher kann das erste bewegliche Element 27 ebenso als der Widerstand dienen. Demzufolge kann die Anzahl von Komponenten des Relais der Drei-Modus-Art 25 reduziert werden. Weiterhin können die Größe und die Herstellkosten des Relais der Drei-Modus-Art 25 reduziert werden.
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In den Relais der Drei-Modus-Art 12, 25 des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels weisen das zweite bewegliche Element 22, 28 und die Kontakte 19 im Wesentlichen flache Kontaktflächen auf. Alternativ können die Kontaktflächen des zweiten beweglichen Elements 22, 28 und der Kontakte 19 andere Formen aufweisen.
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Beispielsweise gilt, wie in 5 gezeigt ist, dass das zweite bewegliche Element 22, 28 einen Vorsprung 29 mit konischen Flächen an jeder Kontaktfläche davon aufweist, und jeder der Kontakte 19 weist eine Vertiefung 30 mit konischen Flächen an der Kontaktfläche davon auf, um mit der Form des Vorsprungs 29 zusammenzupassen. In diesem Fall wird der Vorsprung 29 des zweiten beweglichen Elements 22, 28 in der Vertiefung 30 des Kontakts 19 aufgenommen, um einen Kontakt zwischen dem zweiten beweglichen Element 22, 28 und dem Kontakt 19 herzustellen.
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Als ein weiteres Beispiel kann das zweite bewegliche Element 22, 28 die Vertiefung 30 an jeder Kontaktfläche davon aufweisen, und der Kontakt 19 kann den Vorsprung 29 an der Kontaktfläche davon aufweisen. In diesem Fall wird der Vorsprung 29 des Kontakts 19 in der Vertiefung 30 des zweiten beweglichen Elements 22, 28 aufgenommen, um einen Kontakt zwischen dem zweiten beweglichen Element 22, 28 und dem Kontakt 19 herzustellen. In diesen Fällen können die Kontaktflächen zwischen dem zweiten beweglichen Element 22, 28 und den Kontakten 19 vergrößert werden. Daher verbessert sich der elektrische Kontakt zwischen dem zweiten beweglichen Element 22, 28 und den Kontakten 19.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Es wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die 6A bis 6C beschrieben. Nachstehend sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung davon wird nicht wiederholt. Es wird hauptsächlich ein sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidender Aufbau beschrieben.
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Mit Bezugnahme auf die 6A bis 6C gilt, dass in einem Relais der Drei-Modus-Art 31 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel jeder der Kontakte 19 mit einem Kontaktvorsprung 32 an einer oberen Fläche davon ausgebildet ist. Der Kontaktvorsprung 32 ist an einem Abschnitt der oberen Fläche des Kontakts 19 ausgebildet, und steht nach oben heraus, d. h., in Richtung eines beweglichen Teils 34. Beispielsweise befindet sich der Kontaktvorsprung 32 an einer Mittelposition der oberen Fläche des Kontakts 19.
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Weiterhin ist ein Kontaktwiderstand 33 als der Widerstand an der oberen Fläche des Kontakts 19 in einem elektrisch verbundenen Zustand fixiert. Der Kontaktwiderstand 33 ist angebracht, um den Kontaktvorsprung 32 zu umgeben. Der Kontaktwiderstand 33 besteht aus einem Widerstandselement mit einem vorbestimmten elektrischen Widerstandswert, der notwendig ist, einen Anlaufstrom zu begrenzen. Weiterhin besteht der Kontaktwiderstand 33 aus einem elastischen deformierbaren Element, wie etwa Gummi, einem thermoplastischen Elastomer, oder dergleichen.
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Eine Dicke des Kontaktwiderstands 33 ist größer als die Höhe des Kontaktvorsprungs 32 in einer Richtung senkrecht zu der oberen Fläche des Kontakts 19. Daher befindet sich ein oberes Ende des Kontaktswiderstands 33 höher als ein oberes Ende des Kontaktvorsprungs 32. Das Relais der Drei-Modus-Art 31 weist das einzelne bewegliche Element 34 als das bewegliche Teil auf. Das bewegliche Element 34 wird in eine Richtung weg von den Kontakten 19 mit Hilfe eines Vorspannelements 35, wie etwa einer Feder, vorgespannt.
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Wie in 6A gezeigt ist gilt, dass wenn die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem Aus-Pegel V0 liegt, die Antriebsspule 17 keine magnetische Kraft erzeugt. Daher wird das bewegliche Element 34 an der Aus-Position weg von den Kontakten 19 und den Kontaktwiderständen 33 über eine Vorspannkraft des Vorspannelements 35 gehalten. Daher verbleibt das Relais der Drei-Modus-Art 31 in dem Aus-Zustand, in dem die Kontakte 19 offen sind, d. h., in dem ent-erregten Zustand.
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Wie in 6B gezeigt ist gilt, dass wenn die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem ersten Ein-Pegel V1 liegt, die Antriebsspule 17 die erste magnetische Kraft erzeugt, die niedriger als die vorbestimmte Kraft ist. Daher wird das bewegliche Element 34 in Richtung der Kontakte 19 bewegt, und in Kontakt mit den Kontaktwiderständen 33 gebracht. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 31 auf den ersten Ein-Zustand umgeschaltet, in dem das bewegliche Element 34 die Kontakte 19 über die Kontaktwiderstände schließt.
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Wie in 6C gezeigt ist gilt, dass wenn die Relais-Ein-Spannung Vr bei dem zweiten Ein-Pegel V2 liegt, der höher als der erste Ein-Pegel V1 ist, die Antriebsspule 17 die zweite magnetische Kraft erzeugt, die größer als der vorbestimmte Wert ist. Daher wird das bewegliche Element 34 weiterhin in Richtung der Kontakte 19 bewegt. In diesem Fall wird das bewegliche Element 34 in Kontakt mit den Kontaktvorsprüngen 32 gebracht, während dieses elastisch deformiert wird, d. h., die Kontaktwiderstände 33 komprimiert. Daher wird das Relais der Drei-Modus-Art 31 auf den zweiten Ein-Zustand umgeschaltet, in dem das bewegliche Element 34 die Kontakte 19 schließt, ohne die Kontaktwiderstände 33, d. h., dass bewegliche Element schließt die Kontakte 19 direkt.
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In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel können mindestens zwei Ein-Zustände des Relais der Drei-Modus-Art 31 über das einzelne bewegliche Element 34 umgeschaltet werden. Daher kann die Anzahl von Komponenten des Relais 31 reduziert werden. Weiterhin können die Größe und die Herstellkosten des Relais 31 reduziert werden.
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In dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel ist das Relais der Drei-Modus-Art 12, 25, 31 mit dem positiven Ende oder dem negativen Ende der Energiequelle 11 verbunden, und das Hauptrelais ist mit dem anderen, dem positiven Ende oder dem negativen Ende, der Energiequelle 11 verbunden. Alternativ kann das Hauptrelais weggelassen werden, und das Relais der Drei-Modus-Art kann mit dem positiven Ende oder dem negativen Ende der Energiequelle 11 verbunden sein.
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Die Formen und der Aufbau von Komponenten des Relais der Drei-Modus-Art 12, 25, 31, wie etwa die beweglichen Elemente 18, 21, 22, 26, 27, 28, 34, die Kontakte 19, die Kontaktwiderstände 20, 33 können auf verschiedene andere Weisen modifiziert werden.
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In dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel werden die Relais der Drei-Modus-Art 12, 25, 31 exemplarisch bei der Energiezuführvorrichtung des Hybridfahrzeugs angewendet. Jedoch können die Relais der Drei-Modus-Art 12, 25, 31 bei jeglichen anderen Anwendungen angewendet werden. Beispielsweise können die Relais der Drei-Modus-Art 12, 25, 31 bei einer Energiezuführvorrichtung eines Elektrofahrzeugs, das einen Motor als die Antriebsquelle verwendet, angewendet werden. Weiterhin können die Relais der Drei-Modus-Art 12, 25, 31 bei verschiedenen elektrischen Schaltungen, die sich von der elektrischen Schaltung der Energiezuführvorrichtung für Fahrzeuge unterscheidet, angewendet werden.
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Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind dem Fachmann ersichtlich. Die Erfindung in dessen weitesten Sinne ist daher nicht auf die spezifischen Details, repräsentativen Vorrichtungen und veranschaulichten Beispielen, die gezeigt und beschrieben sind, beschränkt.
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Ein Relais (12, 25, 31) umfasst Kontakte (19), eine Antriebsspule (17), ein bewegliches Teil (18, 26, 34) und einen Widerstand (20, 27, 33). Die Antriebsspule (17) erzeugt eine magnetische Kraft gemäß einem Steuersignal. Das bewegliche Teil (18, 26, 34) ist eingerichtet, um durch die magnetische Kraft angetrieben zu werden, um die Kontakte (19) zu öffnen und zu schließen. Der Widerstand (20, 27, 33) weist einen vorbestimmten elektrischen Widerstandswert auf. Wenn das Steuersignal bei einem ersten Pegel (V1) liegt, wird das Relais (12, 25, 31) auf einen ersten Ein-Zustand gesetzt, in dem die Kontakte (19) über den Widerstand (20, 27, 33) geschlossen werden. Wenn das Steuersignal bei einem zweiten Pegel (V2) liegt, der höher als der erste Pegel (V1) ist, wird das Relais (12, 25, 31) auf einen zweiten Ein-Zustand gesetzt, in dem die Kontakte (19) über das bewegliche Teil (18, 26, 34) ohne den Widerstand (20, 27, 33) geschlossen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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