JP2005032647A - 直流リレー - Google Patents

Abstract

【課題】 電流調整が可能な直流高電圧の遮断機構でより簡易な構成でありながら、より小型な直流リレーを提供する。
【解決手段】 負荷への電力の供給を制限可能な抵抗2と、抵抗2と直列に接続される第一遮断部と、抵抗2と並列に接続される第二遮断部とを具える。第一遮断部は、電源Vの高電位側に接続可能な第一入力接点30a、第一出力接点30bと、負荷を介して電源Vの低電位側に接続可能な第二出力接点31a、第二入力接点31bと、第一接点及び第二接点を同時に開閉させる第一駆動部とを具える。第二遮断部は、第三入力接点40a、第三出力接点40bと、第三接点を開閉させる第二駆動部とを具える。
【選択図】 図2

Description

本発明は、負荷への電力供給を遮断可能な直流電流のリレーに関するものである。特に、負荷への電力投入直後の電流調整が可能で、かつ部品点数が少なく、より小型な直流リレーに関するものである。

近年、環境問題からハイブリッド自動車(HEV)や燃料電池自動車などといった高電圧(約300V)でモータなどを駆動する自動車が開発されてきている。これらの自動車は、モータなどの電気機器(負荷)に電力を供給する直流高電圧の電源を具え、電源と負荷とを電気的に接続又は切り離しする遮断機構として、機械的な接続又は切り離しを行う直流リレーを用いたリレーユニットが利用されている。

図8は、従来のHEVのリレーユニットを説明する概略回路図である。リレーユニット100は、複数の直流リレー101〜103と抵抗104とを具える。具体的には、電源105の高電位側に第一リレー101、負荷を介して低電位側に第二リレー102をそれぞれ電源105に直列に具える。また、第一リレー101と並列に第三リレー103及び抵抗104を具える。なお、リレーユニット以外の回路の開閉手段として、電源105近傍にサービスプラグ106や電圧ヒューズ107を具える。

上記リレーユニット100を用いた負荷への電力の供給は、電力投入直後、抵抗104を介して電流を流し、しばらくしてから第一リレー101及び第二リレー102を介して通常の電力供給を行う。具体的には、第一リレー101をオフにしておき、第二リレー102、第三リレー103を順にオンにし、抵抗104を介して負荷への電力の投入を開始し、一定時間後、第一リレー101をオンにして、第一リレー101及び第二リレー102を介して負荷に電力を供給する。

上記のような直流高電圧を遮断する場合は交流と異なり、電流がゼロとなる点が無いため、発生するアークが非常に大きく、短時間での遮断が非常に難しい。そこで、従来、リレーユニットに用いられる直流リレーとして、水素などの冷却効果が大きい気体をアーク発生部に封入してアークの発生を抑える構造が提案されている(例えば特許文献1参照)。

特開平9−320411号公報

しかし、従来のリレーユニットでは、部品点数が多く、大型化するという問題がある。

負荷には、容量の大きなコンデンサを具えていることがあり、電力の投入開始直後、抵抗を介して電流の制限を行わず、第一リレーを介して直ちに電力の供給を行うと、負荷に過電流が流れて負荷が破壊される恐れがある。そこで、電力の投入開始直後は、コンデンサが十分に充電できるように、電流を制限するべく上記のように抵抗を介して電力の供給を行う。このように電力の投入開始直後における電流の調整を行うため、従来は、図8に示すようにリレーユニットに三つの直流リレーを具えている。しかし、これらの三つの直流リレーは、開閉を行うソレノイドなどの駆動機構をそれぞれ別個に具える独立した構成であるため、リレーユニットの部品点数が多く、大型になる傾向にある。

また、直流リレーとして、特許文献1に示すような気体を用いてアークを抑制する構造では、自動車という限られたスペースに搭載する機器において性能を落とすことなく小型化することが非常に困難である。特許文献1に記載される構造では、気体を完全に密閉できるケース構造が必要となるが、気密性に加え、数千℃〜1万℃という高温のアークに対する耐熱性をも考慮すると、ケースの密閉接合部の面積を大きくとるべくケースの厚みを非常に厚くしなければならず、ケースが大型化してしまう。また、このようにケースを厚くしても、長期間に亘ってメンテナンスをせずに気体の密封を維持し続けることは、困難である。

更に、上記ケースは、数千℃以上といった高温に耐え得るセラミックなどの材料で形成されると共に、構造も複雑であるため、経済性も悪い。

従って、本発明の目的は、電流調整が可能な直流高電圧の遮断機構でより簡易な構成で、より小型な直流リレーを提供することにある。

本発明は、一つの駆動手段で開閉可能な接点を複数具えることで上記目的を達成する。即ち、本発明は、電源と負荷とに接続されて負荷への電力の供給を遮断可能な直流リレーであって、前記負荷への電力の供給を制限可能な抵抗と、前記抵抗に直列に接続されると共に、負荷への電力の供給を機械的に遮断可能な第一遮断部と、前記抵抗に並列に接続されると共に、負荷への電力の供給を機械的に遮断可能な第二遮断部とを具える。そして、前記第一遮断部は、前記電源の高電位側に接続可能な第一接点と、前記負荷を介して電源の低電位側に接続可能な第二接点と、前記第一接点及び第二接点を同時に開閉させる第一駆動部とを具える。前記第二遮断部は、第三接点と、前記第三接点を開閉させる第二駆動部とを具える。

本発明直流リレーによれば、電力投入時の電力調整を行う抵抗を具え、かつ一つの駆動部に対して複数の接点を具える、具体的には、第一駆動部により第一接点及び第二接点を開閉する構成とすることで、電力調整が可能でありながら、ソレノイドなどの接点の開閉を行う駆動手段といった部品点数を少なくして小型にすることができるという優れた効果を奏し得る。特に、本発明では、従来のような複雑で高価な気体の密封構造を用いず、簡易な構成でありながら、大気中に等価的な接点を複数具えた多接点遮断とすることで、電源の電圧を分圧して一つの接点にかかる電圧を小さくすることができるため、アークの発生を抑制することができ、アークを短時間で消弧させることが可能である。即ち、本発明は、アークの消弧性能を低下させることなく、より小型で電流調整機能を具えた直流リレーを提供することができる。また、従来のように気体を利用した消弧構造でないため、長期に亘り優れた遮断性能を維持することができる。更に、本発明は、大型で複雑な構造とならず、簡易な構成であることから、コストの低減も図ることが可能である。

以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明において第一遮断部には、負荷を介して複数の接点を直列に具える。具体的には、電源の高電位側に接続可能な第一接点と、負荷を介して電源の低電位側に接続可能な第二接点を具える。そして、抵抗は、第一接点よりも電源の高電位側に配置する。

上記第一接点及び第二接点は、それぞれ開閉可能な接点対から構成される。具体的には、第一駆動部により接続又は切り離し可能な入力接点と出力接点とをそれぞれ具え、後述する第一駆動部により、開閉動作を行う。本発明では、第一遮断部に第一接点及び第二接点という複数の接点を具え、これらの接点を第一駆動部により同時に開閉を行うことで、電源の電圧を第一接点と第二接点とで分圧して、アークを生じにくくする。

第一接点及び第二接点は、それぞれ入力接点と出力接点とからなる接点対のみとしてもよいが、入力接点と出力接点とに接続又は切り離しが可能な連結接点を具えて更に接点数を多くすることも可能である。即ち、第一接点において、第一入力接点、第一出力接点、第一連結接点を具え、第二接点において、第二入力接点、第二出力接点、第二連結接点を具える構成が挙げられる。第一連結接点は、第一入力接点と接続又は切り離し可能な入力側第一連結接点、第一出力接点と接続又は切り離し可能な出力側第一連結接点を具えるとよい。第二連結接点は、第二入力接点と接続又は切り離し可能な入力側第二連結接点、第二出力接点と接続又は切り離し可能な出力側第二連結接点を具えるとよい。この構成により、第一接点及び第二接点において、入力側と出力側とにそれぞれ二つの接点対、合計四つの接点対を設けることができる。このように第一接点及び第二接点は、複数の接点対を具える接点対群とすることも可能である。

また、第一入力接点及び第一出力接点、第二入力接点及び第二出力接点に対し、第一連結接点及び第二連結接点が同時に接続又は切り離しが可能な構成とする。具体的には、第一入力接点及び第一出力接点、第二入力接点及び第二出力接点を絶縁性材料からなる一つの同一部材に配置し、第一連結接点及び第二連結接点を絶縁性材料からなる別の同一部材に配置する構成が挙げられる。そして、いずれかの絶縁性部材に第一駆動部を連結することで、第一入力接点及び第一出力接点、第二入力接点及び第二出力接点と第一連結接点及び第二連結接点との接続又は切り離しを同時に行うことが可能となる。

なお、第一連結接点を具える場合、抵抗は、第一入力接点と第一出力接点間、又は入力側第一連結接点と出力側第一連結接点間に具えてもよい。

本発明において第二遮断部は、抵抗と並列に配置される第三接点を具える。第三接点は、開閉可能な接点対から構成される。具体的には、後述する第二駆動部により接続又は切り離し可能な第三入力接点と第三出力接点とを具える。本発明では、上記第一遮断部の第一接点及び第二接点に加え、第三接点を具えることで、電源の電圧を第一接点、第二接点、第三接点で分圧して、接点一つあたりに加わる電圧を更に小さくして、アークを生じにくくする。また、第三接点においても、第三入力接点と第三出力接点とに接続又は切り離しが可能な第三連結接点を具えて接点数をより多くすると、アークを生じにくくできて好ましい。即ち、第三接点として、第三入力接点、第三出力接点、第三連結接点を具える構成が挙げられる。第三連結接点は、第三入力接点と接続又は切り離し可能な入力側第三連結接点、第三出力接点と接続又は切り離し可能な出力側第三連結接点を具えるとよい。この構成により、第三接点において、入力側と出力側とに二つの接点対を設けることができる。このように第三接点は、複数の接点を具える接点対群とすることも可能である。また、このとき、上記第一接点及び第二接点と合わせて六つの接点対を設けることができる。

上記入力接点、出力接点、連結接点は、いずれも銅などの導電性部材に設けるとよい。また、上記入力接点、出力接点、連結接点のいずれを可動接点としてもよい。例えば、連結接点を具える場合、入力接点及び出力接点を固定接点とし、連結接点を可動接点としてもよい。より具体的には、第一入力接点及び第一出力接点、第二入力接点及び第二出力接点を固定接点とし、第一連結接点及び第二連結接点を可動接点とする構成が挙げられる。このとき、第一連結接点及び第二連結接点は、第一駆動部により同時に開閉動作ができるように絶縁性材料からなる同一部材に配置しておき、この部材に後述する第一駆動部を連結するとよい。また、第三連結接点を具える場合、第一連結接点と並列するように第二遮断部の第三入力接点及び第三出力接点を具え、これら第三入力接点及び第三出力接点に対して、第三連結接点を可動接点とする構成が挙げられる。より具体的には、第一連結接点を設けた導電性部材に第三入力接点及び第三出力接点を設けると共に、これら第三入力接点及び第三出力接点に接続又は切り離しが可能な第三連結接点を設けた導電性部材に第二駆動部を連結するとよい。

接点の開閉を行う第一駆動部、第二駆動部の駆動源は、種々のものを利用できる。例えば、ソレノイドやシリンダなどの直動系駆動源、モータなどの回転系駆動源が挙げられる。直動系駆動源を用いる場合、接点を設けた導電性部材、又は接点を設けた導電性部材を配置した絶縁性部材に直動系駆動源を連結して接点を開閉させるとよい。回転系駆動源を用いる場合は、回転運動を往復運動に変換する変換機構を介して接点の開閉を行うとよい。

上記構成を具える本発明リレーは、負荷に電力を供給する際、第一遮断部をオン、第二遮断部をオフにして、負荷への電力投入開始直後、抵抗を介して電流を流し、電流を制限した状態で電力を供給する。そして、一定時間、即ち、負荷に具えるコンデンサが十分充電された後、第二遮断部をオンにして電流の制限をやめ、負荷に通常の電力を供給する。即ち、本発明は、負荷への電力の供給にあたり、従来のリレーユニットと同様に電流の調整を行うことができる。

また、負荷への電力供給を遮断する際は、第一遮断部及び第二遮断部を同時にオフにする。即ち、第一遮断部に具える第一接点及び第二接点、第二遮断部に具える第三接点を一度に切り離す。このとき、電源の電圧は、第一接点、第二接点、第三接点に分圧されて、接点一つ当りに加わる電圧が小さくなることで、アークが生じにくくなる。本発明リレーでは、このような多接点遮断により、アークの発生を抑制して短時間での遮断を実現するべく、第一遮断部及び第二遮断部を同時にオフにする遮断手順を提案する。

上記多接点遮断に加えて、本発明リレーに具える抵抗を利用して、アークをより抑制させることも可能である。即ち、負荷への電力供給を遮断する際は、第二遮断部をオフにした後、第一遮断部をオフにする遮断手順でもよい。この遮断では、第二遮断をオフにすると同時に、第二遮断部を流れていた電流は、並列に具える抵抗に流れ始める。従って、第二遮断部の第三入力接点と第三出力接点間にはほとんど電位差が生じないため、第二遮断部の第三接点を切り離す際、アークがほとんど発生しない。また、第二遮断部を遮断した後、電流が抵抗に流れることで、抵抗により電力エネルギーが消費されるため、次に第一遮断部をオフにする際、アークが低減される。加えて、第一遮断部は、第一接点及び第二接点を具えており、オフにする際、多接点遮断であるため、アークが生じにくい。このように多接点遮断に加えて、多段に遮断部を遮断することで、アークの発生をより抑制し、高速遮断を実現する。

このような遮断部の開閉の制御は、ECU(Electric Control Unit、電子制御装置)などのMPU(マイクロコンピュータ)を搭載した制御機器を用いて適宜行うとよい。自動車に既存の制御装置に本発明リレーを取り付けて、この既存の制御装置に本発明リレーの駆動機能を追加して用いてもよい。このとき、リレー自体の構成部品をより低減することができると共に、既存の制御装置を用いることで、低コストにすることができる。

本発明リレーに遮断部の開閉の制御を行う制御回路を具えていてもよい。このとき、自動車への取り付け作業性に優れて好ましい。制御回路は、低電圧電源(例えば、12V)に接続される電源回路と、信号の制御を行うMPU(マイクロコンピュータ)と、駆動部への信号の制御を行う半導体スイッチやリレーとを具える構成が挙げられる。

更に、短絡事故などの事故の際、過大な電流が負荷に流れて火災などの重大な事態を回避するべく、過電流が流れた際、少なくとも第二遮断部をオフにする構成を具えることが好ましい。具体的には、負荷に供給される電流を測定する電流センサを具えておくことが挙げられる。電流センサは、例えば、ホール素子やカレントトランスなどが挙げられる。電流センサからの情報(測定データ)は、本発明リレーを取り付けた制御装置や本発明リレーに具える制御回路に伝達して、閾値以上となった際、遮断部をオフにするように制御する。第二遮断部をオフにすると、過大な電流は、抵抗を介して流れることで、負荷への電流量が制限される。このように電流を制限することで、配線や負荷などが異常加熱するなどの事態を回避し易い。更に、第二遮断部に加えて、第一遮断部をオフにして、電力供給を完全に断つこともできる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
(実施例1)
図1は、本発明直流リレーの概略を示す回路図である。本発明直流リレー1は、負荷への電力の供給を制限可能な抵抗2と、抵抗2と直列に接続されると共に、負荷への電力の供給を機械的に遮断可能な第一遮断部3と、抵抗2と並列に接続されると共に、負荷への電力の供給を機械的に遮断可能な第二遮断部4とを具える。以下、各構成をより詳しく説明する。

＜第一遮断部＞
第一遮断部3は、電源Vの高電位側(＋側)に接続可能な第一接点30と、負荷を介して電源Vの低電位側(−側)に接続可能な第二接点31と、第一接点30及び第二接点31を同時に開閉させる第一駆動部32(後述する図4参照)とを具える。

《第一接点》
図2は、本発明直流リレーの概略を示す上面図、図3は、その正面図、図4は、その左側面図、図5は、その分解構成図である。本例において第一接点30は、第一入力接点30aと、第一出力接点30bと、これらの接点30a、30bに接続又は切り離し可能な第一連結接点とを具える構成である。第一連結接点は、更に、第一入力接点30aと接続又は切り離しされる入力側第一連結接点300cと、第一出力接点30bと接続又は切り離しされる出力側第一連結接点301cとを具え、これら入力側第一連結接点300cと出力側第一連結接点301cは、抵抗2を介して接続される。これら接点30a、30bは、それぞれ導電性部材の一面(図3において上面)に形成した。また、第一入力接点30aを設けた導電性部材には、電源Vに接続可能な端子30A、第一出力接点30bを設けた導電性部材には、負荷に接続可能な端子30Bを設けている。入力側第一連結接点300cは、導電性材料からなる第一連結部材33の一面の一部に、出力側第一連結接点301cは、導電性材料からなる第一連結部材34の一面の一部に設けている。これら第一連結部材33、34は、絶縁性材料からなるベース30dに配置している。

《第二接点》
第二接点は、第一接点と同様に、第二入力接点31aと、第二出力接点31bと、これらの接点31a、31bと接続又は切り離し可能な第二連結接点とを具える。第二入力接点31a、第二出力接点31bは、第一入力接点30a、第一出力接点30bと同様に導電性部材の一面に形成した。また、第一接点30と同様に、第二入力接点31aを設けた導電性部材には、電源Vに接続可能な端子31A、第二出力接点31bを設けた導電性部材には、負荷に接続可能な端子31Bを設けている。

第二連結接点は、第二入力接点31aと接続又は切り離し可能な入力側第二連結接点310c、第二出力接点31bと接続又は切り離し可能な出力側第二連結接点311cとを具える。入力側第二連結接点310c、出力側第二連結接点311cは、導電性材料からなる第二連結部材35の一面の両端側にそれぞれ設けている。この第二連結部材35は、第一連結部材33、34を配置している絶縁性のベース30dに配置している。

《第一駆動部》
第一駆動部32の駆動源として、本例では、ソレノイド32aを用いている。また、本例では、第一連結部材33、34及び第二連結部材35を搭載したベース30dに第一駆動部32のソレノイド32aを連結して、第一接点及び第二接点の開閉を行う(図4参照)。即ち、本例では、第一入力接点30a及び第一出力接点30b、第二入力接点31a及び第二出力接点31bを固定接点とし、第一連結接点及び第二連結接点を可動接点とする。

＜第二遮断部＞
第二遮断部4は、第三接点と、第三接点を開閉させる第二駆動部41とを具える。

《第三接点》
本例において第三接点は、第三入力接点40aと、第三出力接点40bと、これら接点40a、40bに接続又は切り離し可能な第三連結接点とを具える。本例において第三入力接点40aは、入力側第一連結接点300cを具える導電性部材33の他面(図3において下面)に設け、第三出力接点40bは、出力側第一連結接点301cを具える導電性部材34の他面(同)に設けている。

第三連結接点は、第三入力接点40aに接続又は切り離し可能な入力側第三連結接点400cと、第三出力接点40bに接続又は切り離し可能な出力側第三連結接点401cとを具える。入力側第三連結接点400c及び出力側第三連結接点401cは、導電性材料からなる第三連結部材36の一面の両側に設けている。

《第二駆動部》
第二駆動部41の駆動源として、本例では、ソレノイド41aを用いている(図3、図4参照)。また、本例では、第三連結部材36に第二駆動部41のソレノイド41aを連結して第三連結接点を可動接点とし、第三入力接点40a及び第三出力接点40bを第三連結接点40cに対して固定接点とする。

上記構成の本発明直流リレーでは、公知の制御装置などを適宜接続し、第一駆動部及び第二駆動部を駆動して接点の開閉を行うと共に、第一遮断部の一方の側に電源、他方の側に負荷を接続して用いる。

＜動作説明＞
《電力投入動作》
上記構成を具える本発明直流リレーにおいて、負荷に電力を供給する際の動作を説明する(図5参照)。まず、第二遮断部をオフにして、第三連結部材36と第一連結部材33、34とを切り離す。即ち、第三入力接点40aと入力側第三連結接点400c、出力側第三連結接点401cと第三出力接点40bをそれぞれ切り離す。この状態で第一遮断部をオンにする。即ち、第一連結部材33、34及び第二連結部材35を第一接点、第二接点を設けた導電性部材にそれぞれ接続する。より具体的には、第一入力接点30aと入力側第一連結接点300c、出力側第一連結接点301cと第一出力接点30b、第二入力接点31aと入力側第二連結接点310c、出力側第二連結接点311cと第二出力接点31bをそれぞれ接続する。すると、電源→第一入力接点30a→入力側第一連結接点300c(第一連結部材33)→抵抗2→出力側第一連結接点301c(第一連結部材34)→第一出力接点30b→負荷→第二入力接点31a→入力側第二連結接点310c(第二連結部材35)→出力側第二連結接点311c(第二連結部材35)→第二出力接点31b→電源という閉ループが構成され、抵抗を介して負荷に電力を供給する。このような抵抗を介した電力の供給を一定時間行う。

一定時間経過後、第二遮断部をオンにする。即ち、第一連結部材33、34に第三連結部材36を接続して、第三入力接点40aと入力側第三連結接点400c、出力側第三連結接点401cと第三出力接点40bをそれぞれ接続する。すると、電源→第一入力接点30a→入力側第一連結接点300c(第一連結部材33)→第三入力接点40a(第一連結部材33)→入力側第三連結接点400c(第三連結部材36)→出力側第三連結接点401c(第三連結部材36)→第三出力接点40b(第一連結部材34)→出力側第一連結接点301c(第一連結部材34)→第一出力接点30b→負荷→第二入力接点31a→入力側第二連結接点310c(第二連結部材35)→出力側第二連結接点311c(第二連結部材35)→第二出力接点31b→電源という閉ループが構成され、負荷に電力を供給する。即ち、第一遮断部と第二遮断部との双方をオンにした状態で通常時、電力供給を行う。

このように電力の投入開始直後には、抵抗を介して負荷に電力を供給することで、負荷への電力を制限することができる。従って、負荷に具えるコンデンサに十分に充電させることができ、電力の投入直後に大きな電流が流れて負荷が破壊されることを効果的に防止することが可能である。即ち、本発明リレーは、従来のリレーユニットと同様に電流調整を行うことができる。

《電力遮断動作》
次に、負荷に電力を遮断する際の動作を説明する。電力供給時は、上記のように第一遮断部及び第二遮断部がオンの状態である。この状態から電力の供給を遮断する際は、第一遮断部及び第二遮断部の双方を同時にオフにする。即ち、第一駆動部により第一連結部材33、34及び第二連結部材35を駆動し、第二駆動部により第三連結部材36を駆動して、第一入力接点30aと入力側第一連結接点300c間、出力側第一連結接点301cと第一出力接点30b間、第二入力接点31aと入力側第二連結接点310c間、出力側第二連結接点311cと第二出力接点31b間、第三入力接点40aと入力側第三連結接点400c間、出力側第三連結接点401cと第三出力接点40b間をそれぞれ同時に切り離す。

このとき、六つの接点が同時に切り離されることになる。即ち、上記遮断は、多接点遮断となる。このような遮断により、電源の電圧が分圧されて各接点に加わる電圧が小さくなることで、遮断の際、アークを低減することができる。

従って、本発明リレーは、部品点数を低減しながら、電流調整を行うことができ、かつ気体の密封構造を用いず、簡易な構成でアークを低減することをも実現できる。なお、図1に示す例では、電源Vの高電位側(+側)に第一接点30を接続し、低電位側(-側)に第二接点31を接続しているが、逆にしてももちろんよい。即ち、電源Vの高電位側(+側)に第二接点31を接続し、低電位側(-側)に第一接点30を接続してもよい。

(実施例2)
上記実施例1では、電力の供給を遮断する際、第一遮断部及び第二遮断部を同時にオフにする構成を説明したが、第一遮断部の遮断と第二遮断部の遮断の時期を異ならせて、多段的に遮断を行ってもよい。具体的には、まず、第二遮断部をオフにする。即ち、第三入力接点40aと入力側第三連結接点400c間、出力側第三連結接点401cと第三出力接点40b間をそれぞれ切り離す。すると、電流は、上記電力の投入直後と同様に抵抗2を介して流れる。抵抗2に電流が流れることで、第三入力接点40aと第三出力接点40b間には、電位差がほとんど生じない。従って、これらの接点を切り離す際、アークが生じることがほとんどない。

次に、第一遮断部をオフにする。上記のようにまず、第二遮断部をオフにしたことで、電流は、抵抗を介して流れる。このとき、抵抗によってエネルギーが消費されることで、第一遮断部に流れる電流は、小さくなっている。従って、第二遮断部の次に第一遮断部をオフにすると、アークが生じにくくなる。また、第一遮断部は、第一接点及び第二接点という複数の接点を具えることから、上記と同様に多接点遮断となる。即ち、本例では、抵抗によるエネルギーの消費に加え、多接点遮断を行うことで、更にアークの発生を抑制することができる。

(実施例3)
上記実施例1、2では、第一駆動部及び第二駆動部を制御する制御装置を別途設ける構成について説明したが、第一駆動部及び第二駆動部の制御を行う制御回路を具えていてもよい。図6は、半導体スイッチを具える制御回路を示す回路図である。

図6に示す制御回路は、低電圧電源に接続されると共に、第一駆動部及び第二駆動部のソレノイドを駆動する電源回路と、ソレノイドの動作を制御するMPUと、MPUからの信号により動作すると共に第一駆動部のソレノイドに接続される第一半導体スイッチ60、MPUからの信号により動作すると共に第二駆動部のソレノイドに接続される第二半導体スイッチ61とを具える。本例において第一半導体スイッチ60及び第二半導体スイッチ61は、N型チャンネル電界効果形トランジスタを用いた。第一半導体スイッチ60は、半導体スイッチQ3及びQ4により制御されると共に、抵抗R11及びR12により、スイッチ60のオン/オフの駆動電圧が与えられる。半導体スイッチQ3は、抵抗R7及びR8により、オン/オフの駆動電圧が与えられる。半導体スイッチQ4は、抵抗R9及びR10により、オン/オフの駆動電圧が与えられる。第二半導体スイッチ61は、半導体スイッチQ1及びQ2により制御されると共に、抵抗R5及びR6により、スイッチ61のオン/オフの駆動電圧が与えられる。半導体スイッチQ1は、抵抗R1及びR2により、オン/オフの駆動電圧が与えられる。半導体スイッチQ2は、抵抗R3及びR4により、オン/オフの駆動電圧が与えられる。また、この制御回路は、モータなどを駆動する高電圧電源と別個に具える低電圧電源に接続可能な端子と、第一遮断部のソレノイドに接続される端子62及び64、第二遮断部のソレノイドに接続される端子62及び63を具える。

上記制御回路を図1に示すリレー1に接続すると、(低電圧電源)→端子62→第一駆動部のソレノイド→端子64→(第一半導体スイッチ60)→接地という閉ループを形成して、第一駆動部のソレノイドに電力が供給される。また、電源回路によりMPUが作動して、MPUからの信号は、半導体スイッチQ3、半導体スイッチQ4を経由して、第一半導体スイッチ60に伝達され、スイッチ60をオン/オフする。上記閉ループにおいて、第一半導体スイッチ60がオン/オフすることによって、第一駆動部のソレノイドへの駆動電流のオン/オフが制御される。

同様に、(低電圧電源)→端子62→第二駆動部のソレノイド→端子63→(第二半導体スイッチ61)→接地という閉ループを形成して、第二駆動部のソレノイドに電力が供給される。また、電源回路によりMPUが作動して、MPUからの信号は、半導体スイッチQ1、半導体スイッチQ2を経由して、第二半導体スイッチ61に伝達され、スイッチ61をオン/オフする。上記閉ループにおいて、第二半導体スイッチ61がオン/オフすることによって、第二駆動部のソレノイドへの駆動電流のオン/オフが制御される。

このような制御回路をもリレーに具えると、自動車などに取り付ける際の作業性がよい。

(実施例4)
上記実施例3では、半導体スイッチを具える制御回路について説明したが、リレーを用いた回路でもよい。図7は、リレーを具える制御回路を示す回路図である。

図7に示す制御回路は、低電圧電源に接続されると共に、第一駆動部及び第二駆動部のソレノイドを駆動する電源回路と、ソレノイドの動作を制御するMPUと、MPUからの信号により動作する第一半導体スイッチ70と、第一半導体スイッチ70により駆動される駆動源を有すると共に第一駆動部のソレノイドに接続される第一リレー71と、MPUからの信号により動作する第二半導体スイッチ72と、第二半導体スイッチ72により駆動される駆動源を有すると共に第二駆動部のソレノイドに接続される第二リレー73とを具える。本例において第一半導体スイッチ70及び第二半導体スイッチ72は、NPNトランジスタを用いた。

上記制御回路を図1に示すリレー1に接続すると、電源回路→端子62→第一駆動部のソレノイド→端子64→(第一リレー71)→接地という閉ループを形成して、第一駆動部のソレノイドに電力が供給される。また、電源回路によりMPUが作動して、MPUからの信号は、第一半導体スイッチ70を経由して、第一リレー71に伝達され、リレー71をオン/オフする。この第一リレー71のオン/オフにより、上記閉ループにおいて、第一駆動部のソレノイドへの駆動電流が制御される。

同様に、電源回路→端子62→第二駆動部のソレノイド→端子63→(第二リレー73)→接地という閉ループを形成して、第二駆動部のソレノイドに電力が供給される。また、電源回路によりMPUが作動して、MPUからの信号は、第二半導体スイッチ72を経由して、第二リレー73に伝達され、リレー73をオン/オフする。この第二リレー73のオン/オフにより、上記閉ループにおいて、第一駆動部のソレノイドへの駆動電流が制御される。

このようにリレーを用いて遮断部のソレノイドを制御する制御回路とすることで、半導体スイッチを用いて遮断部のソレノイドを制御する制御回路と比較して、より安価にすることができる。

(実施例5)
次に、短絡事故などが生じた際、遮断部を遮断できるように、リレー内の電流値を測定する電流センサを具える構成を説明する。短絡事故などの事故が生じると、負荷に過電流が流れる恐れがある。そこで、本例では、電流センサを具えてリレー内の電流値を測定し、閾値以上の電流が流れた際、遮断部を遮断させる。具体的には、図1に示すように負荷の高電位側、又は低電位側に電流センサ80を配置するとよい。この電流センサ80は、実施例3、4に示すような制御回路のMPUに連結しておき、測定した電流値をMPUに送り、規定の閾値と比較して、閾値以上の電流値が流れている場合、MPUは、遮断部を遮断する信号を送るようにする。

このとき、少なくとも第二遮断部を遮断するように構成しておくと、短絡事故などが生じた際、過電流は、抵抗を介して流れ、抵抗でエネルギーが消費されてから負荷に送られるため、負荷へのダメージを低減することができる。更に、第二遮断部を遮断した後、第一遮断部を遮断するように構成すると、負荷への過電流によるダメージをより確実に防止することができ、短絡事故などの事故において、負荷が損傷、破壊されることを効果的に防ぐことが可能である。

本発明直流リレーは、特に、負荷への電力投入直後の電流調整が可能で、かつ部品点数が少なく、より小型であり、例えば、自動車という限られたスペースに搭載する場合に最適である。

本発明直流リレーの概略を示す回路図である。 本発明直流リレーの概略を示す上面図である。 図2に示す本発明直流リレーの概略を示す正面図である。 図2に示す本発明直流リレーの概略を示す左側面図である。 図2に示す本発明直流リレーの概略を示す分解構成図である。 半導体スイッチを具える制御回路を示す回路図である。 リレーを具える制御回路を示す回路図である。 従来のHEVのリレーユニットを説明する概略回路図である。

符号の説明

1 直流リレー 2 抵抗 3 第一遮断部 4 第二遮断部
30 第一接点 30a 第一入力接点 30b 第一出力接点 30d ベース
30A、30B 端子 31 第二接点 31a 第二入力接点 31b 第二出力接点
31A、31B 端子 32 第一駆動部 32a ソレノイド 33、34 第一連結部材
35 第二連結部材 36 第三連結部材
40a 第三入力接点 40b 第三出力接点 41 第二駆動部 41a ソレノイド
300c 入力側第一連結接点 301c 出力側第一連結接点
310c 入力側第二連結接点 311c 出力側第二連結接点
400c 入力側第三連結接点 401c 出力側第三連結接点
60 第一半導体スイッチ 61 第二半導体スイッチ 62、63、64 端子
70 第一半導体スイッチ 71 第一リレー 72 第二半導体スイッチ
73 第二リレー
80 電流センサ
100 リレーユニット 101 第一リレー 102 第二リレー 103 第三リレー
104 抵抗 105 電源 106 サービスプラグ 107 電圧ヒューズ

Claims (6)

1. 電源と負荷とに接続されて負荷への電力の供給を遮断可能な直流リレーであって、
   前記負荷への電力の供給を制限可能な抵抗と、
   前記抵抗に直列に接続されると共に、負荷への電力の供給を機械的に遮断可能な第一遮断部と、
   前記抵抗に並列に接続されると共に、負荷への電力の供給を機械的に遮断可能な第二遮断部とを具え、
   前記第一遮断部は、
   前記電源の高電位側に接続可能な第一接点と、
   前記負荷を介して電源の低電位側に接続可能な第二接点と、
   前記第一接点及び第二接点を同時に開閉させる第一駆動部とを具え、
   前記第二遮断部は、
   第三接点と、
   前記第三接点を開閉させる第二駆動部とを具えることを特徴とする直流リレー。
2. 負荷に電力を供給する際は、第一遮断部をオン、第二遮断部をオフにし、一定時間後、第二遮断部をオンにして負荷に電力を供給するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の直流リレー。
3. 負荷への電力供給を遮断する際は、第一遮断部及び第二遮断部を同時にオフするように構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の直流リレー。
4. 負荷への電力供給を遮断する際は、第二遮断部をオフした後、第一遮断部をオフするように構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の直流リレー。
5. 更に、第一遮断部及び第二遮断部の開閉を制御する制御回路を具えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の直流リレー。
6. 更に、負荷に供給される電流を測定する電流センサを具え、過電流が流れた際、少なくとも第二遮断部をオフにするように構成されたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の直流リレー。

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