JP2005295698A - 車両用の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて簡単な回路構成でコンタクタの溶着を確実に検出する。
【解決手段】車両用の電源装置は、車両を走行させるモーター１２を駆動する走行用バッテリ１と負荷１０との間に接続されて、走行用バッテリ１から負荷１０への電力供給をオンオフに切り換えるコンタクタ２と、このコンタクタ２の異常オンを検出する異常検出回路８とを備える。コンタクタ２は、走行用バッテリ１を負荷１０に接続するメイン接点２１と、このメイン接点２１に連動するがメイン接点２１から絶縁して配置される補助接点２２を備える。電源装置は、異常検出回路８がコンタクタ２の補助接点２２のオンオフを検出して、走行用バッテリ１を接続している高圧回路から絶縁状態で、コンタクタ２の異常オンを検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両を走行させるのに使用する車両用の電源装置に関し、とくに、走行用バッテリの出力側に接続しているコンタクタの溶着を検出する溶着検出回路を備える車両用の電源装置に関する。

ハイブリッドカーや燃料電池車等のようにモーターで走行される車両用の電源装置のブロック図を図１に示す。この図の電源装置は、走行用バッテリ３１の出力側にコンタクタ３２を接続し、このコンタクタ３２にインバータ回路３３を介してモーター３４を接続している。インバータ回路３３には入力側に大容量のコンデンサー３５を接続している。コンタクタ３２は、イグニッションスイッチをオンに切り換えるとオンに切り換えられて、走行用バッテリ３１の出力をモーター３４に供給できる状態とする。コンタクタ３２は、イグニッションスイッチがオフに切り換えられるときに、あるいは異常な状態となって走行用バッテリ３１の出力を遮断する必要があるときには、強制的にオフに切り換えられる。ところが、コンタクタ３２は、接点が溶着するとオフに切り換えできなくなる。コンタクタ３２が溶着してオフにできなくなると、異常時に高電圧の出力を遮断できなくなり、またイグニッションスイッチをオフにしても、走行用バッテリ３１を負荷のインバータ回路３３から切り離しできなくなる。

この弊害を避けるために、コンタクタの溶着検出回路を備える電源装置が開発されている（特許文献１及び２参照）。
特開平１１−３４１８２１号公報 特開平８−１８２１１５号公報

これ等の公報に記載される車両用の電源装置は、走行用バッテリの出力側をコンタクタを介してＤＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣインバータに接続している。コンタクタがオンの状態にあると、走行用バッテリからＤＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣインバータに電力が供給され、コンタクタがオフに切り換えられると、走行用バッテリからＤＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣインバータに電力が供給されない。コンタクタは、励磁コイルに通電される状態で接点をオンとし、励磁コイルに通電しない状態で接点をオフに切り換える。コンタクタの接点が溶着されると、励磁コイルに通電しない状態で、接点をオフに切り換えできず、接点がオンに保持される。したがって、励磁コイルに通電しない状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣインバータの出力電圧を検出して、接点の溶着を検出できる。接点が溶着されないと、励磁コイルに通電しない状態では接点がオフになって、走行用バッテリからＤＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＡＣインバータに電力が供給されないからである。

走行用バッテリの出力にコンタクタを介してＤＣ／ＤＣコンバータを接続する電源装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側を１２Ｖの電装用バッテリに接続している。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側の電圧は、入力側を走行用バッテリに接続しない状態であっても約１２Ｖとなり、コンタクタをオンにして入力側に走行用バッテリを接続する状態と、コンタクタをオフにして入力側に走行用バッテリを接続しない状態における電圧変化が少ない。さらに、電装用バッテリの電圧は種々の状態で変動するので、この電圧を検出して、コンタクタの接点をオフに切り離したかどうかを検出すると、正確に検出するのが難しい欠点がある。

また、バッテリの出力をコンタクタを介してＤＣ／ＡＣインバータに接続している電源装置は、バッテリからＤＣ／ＡＣインバータに電力が供給されなくなると出力電圧は０Ｖとなる。このため、コンタクタの接点がオフに切り換えられると、ＤＣ／ＡＣインバータの出力電圧は０Ｖ、接点が溶着してオンに保持されると、出力電圧が高電圧となる。このため、ＤＣ／ＡＣインバータの出力電圧でコンタクタの溶着を確実に検出できる。

ところで、車両用の電源装置は、出力電圧を数百Ｖとしている走行用バッテリとＤＣ／ＡＣインバータとからなる高電圧回路と、電装用バッテリを電源とする直流の１２Ｖや５Ｖとする低電圧回路とのアースラインを互いに絶縁する必要がある。高電圧回路のアースラインは、感電等の安全性を考慮して車両のシャーシには接続されないが、低電圧回路はアースラインを車両のシャーシに接続しているからである。したがって、ＤＣ／ＡＣインバータの出力電圧である高電圧回路の電圧を検出してコンタクタの溶着を検出する電源装置は、アースラインを絶縁するための回路構成が複雑になる。

本発明は、従来のこのような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な回路構成でコンタクタの溶着を確実に検出できる車両用の電源装置を提供することにある。

本発明の車両用の電源装置は、車両を走行させるモーター１２を駆動する走行用バッテリ１と負荷１０との間に接続されて、走行用バッテリ１から負荷１０への電力供給をオンオフに切り換えるコンタクタ２と、このコンタクタ２の異常オンを検出する異常検出回路８とを備える。コンタクタ２は、走行用バッテリ１を負荷１０に接続するメイン接点２１と、このメイン接点２１に連動するがメイン接点２１から絶縁して配置される補助接点２２を備える。電源装置は、異常検出回路８がコンタクタ２の補助接点２２のオンオフを検出して、走行用バッテリ１を接続している高圧回路から絶縁状態で、コンタクタ２の異常オンを検出する。

本発明の請求項２の車両用の電源装置は、一対のコンタクタ２を走行用バッテリ１のプラス側とマイナス側に接続しており、一方のコンタクタ２を他方のコンタクタ２よりも所定時間遅れてオンに切り換える遅延タイマーを備えている。この電源装置は、遅延タイマーでもって、一方のコンタクタ２を他方のコンタクタ２よりも遅れてオンに切り換える。

本発明の請求項３の車両用の電源装置は、負荷１０と並列に接続されてなるコンデンサー１３をプリチャージするプリチャージ回路３をコンタクタ２と並列に接続している。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６に半導体スイッチング素子のプリチャージスイッチ７を直列に接続してなる直列回路としている。

本発明の請求項４の車両用の電源装置は、負荷１０と並列に接続されてなるコンデンサー１３をプリチャージするプリチャージ回路３をコンタクタ２と並列に接続している。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６とプリチャージスイッチ７の直列回路で、プリチャージ抵抗６とプリチャージスイッチ７の接点とを一体構造としている。

さらに、本発明の請求項５の車両用の電源装置は、コンタクタ２が、接点をオンオフに切り換える励磁コイル２３を備えており、この励磁コイル２３に直列に分圧抵抗２６を接続して、さらに分圧抵抗２６には電圧検出スイッチ２７を並列に接続している。電圧検出スイッチ２７は、電装用バッテリの低電圧回路電圧でオンオフに切り換えられる切換スイッチ２９を備えている。この電源装置は、電装用バッテリの低電圧回路の電源の電圧で電圧検出スイッチ２７をオンオフに切り換えて励磁コイル２３の供給電圧を制御する。

本発明の車両用の電源装置は、極めて簡単な回路構成でコンタクタの溶着を確実に検出できる特長がある。それは、本発明の車両用の電源装置が、走行用バッテリから負荷への電力供給をオンオフに切り換えるコンタクタに、走行用バッテリを負荷に接続するメイン接点と、このメイン接点に連動するがメイン接点から絶縁して配置される補助接点とを備えており、コンタクタの補助接点のオンオフを異常検出回路で検出して、コンタクタの異常オンを検出しているからである。この電源装置は、走行用バッテリを接続している高圧回路から絶縁状態で配設される補助接点のオンオフでコンタクタの異常オンを検出する。したがって、従来のように、走行バッテリと負荷を接続する高電圧回路の電圧を検出することなく、簡単な回路構成として、低電圧回路側でコンタクタの溶着を検出できる。このように、高電圧回路と低電圧回路を絶縁状態にできる電源装置は、アースラインの配線を簡単にできる。

本発明の請求項２の車両用の電源装置は、遅延タイマーで、一方のコンタクタを他方のコンタクタよりも所定の時間遅れてオンに切り換えるので、チャタリング等でコンタクタが一時的にオフになっても、両方のコンタクタが同時にオンに切り換えられることがない。このため、両方のコンタクタが、同時に溶着されるのを防止して、溶着されない一方のコンタクタをオフに切り換えて、電流を確実に遮断できる。

本発明の請求項５の車両用の電源装置は、電装用バッテリの低電圧回路の電源の電圧で電圧検出スイッチをオンオフに切り換えて、コンタクタの接点をオンオフにする励磁コイルへの供給電圧を制御するので、電装用バッテリの電圧が種々に変動しても、メイン接点を正常に動作させて安全に使用できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図２に示す車両用の電源装置は、ハイブリッドカー、燃料電池車、電気自動車等の車両に搭載されて、負荷１０として接続されるモーター１２を駆動して車両を走行させる。走行用バッテリ１の負荷１０となるモーター１２は、ＤＣ／ＡＣインバータ１１を介して走行用バッテリ１に接続される。ＤＣ／ＡＣインバータ１１は、走行用バッテリ１の直流を３相の交流に変換して、モーター１２への供給電力をコントロールする。

この図の電源装置は、走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の出力側に接続されて、負荷１０への電力供給をオンオフに切り換えるコンタクタ２と、このコンタクタ２の異常オンを検出する異常検出回路８と、一方のコンタクタ２をオンに切り換える前に、負荷１０のコンデンサー１３をプリチャージするプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３とコンタクタ２をオンオフに制御する制御回路４とを備える。

負荷１０は、インバータ１１の出力側にモーター１２を接続している。負荷１０であるインバータ１１は、並列に大容量のコンデンサー１３を並列に接続している。このコンデンサー１３は、コンタクタ２をオンに切り換える状態で、走行用バッテリ１と両方から負荷１０のインバータ１１に電力を供給する。すなわち、コンデンサー１３は、走行用バッテリ１の出力電圧を平滑化して、瞬間的に電圧が低下するのを防止する。このことを実現するために、コンデンサー１３からは、負荷１０のインバータ１１に瞬間的に大電力を供給する。走行用バッテリ１に並列にコンデンサー１３を接続することで、負荷１０に供給できる瞬間電力を大きくできる。コンデンサー１３から負荷１０のインバータ１１に供給できる瞬間最大電力は、静電容量に比例するので、このコンデンサー１３には、たとえば４０００〜６０００μＦと極めて大きい静電容量のものが使用される。放電状態にある大容量のコンデンサー１３が、出力電圧の高い走行用バッテリ１に接続されると、瞬間的に極めて大きいチャージ電流が流れる。コンデンサー１３のインピーダンスが極めて小さいからである。

走行用バッテリ１は、インバータ１１を介して車両を走行させるモーター１２を駆動する。モーター１２に大電力を供給できるように、走行用バッテリ１は多数の二次電池５を直列に接続して出力電圧を高くしている。二次電池５は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池が使用される。ただ、二次電池には、ニッケルカドミウム電池など充電できる全ての電池を使用できる。走行用バッテリ１は、モーター１２に大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を３００〜４００Ｖと高くしている。ただし、電源装置は、走行用バッテリの出力側にＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を接続して、走行用バッテリの電圧を昇圧して、負荷に電力を供給することもできる。この電源装置は、直列に接続する二次電池の個数を少なくして、走行用バッテリの出力電圧を低くできる。したがって、走行用バッテリ１は、たとえば出力電圧を１５０〜４００Ｖとすることができる。

プリチャージ回路３は、イグニッションスイッチから入力されるオン信号で、コンタクタ２をオンに切り換えるに先だって、負荷１０のコンデンサー１３をプリチャージする。プリチャージ回路３は、コンデンサー１３の充電電流を制限しながらコンデンサー１３をプリチャージする。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６にプリチャージスイッチ７を直列に接続している。プリチャージ抵抗６は、負荷１０のコンデンサー１３のプリチャージ電流を制限する。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６の電気抵抗を大きくしてプリチャージ電流を小さくできる。たとえば、プリチャージ抵抗６は、１０Ω、３０Ｗのセメント抵抗である。このプリチャージ抵抗６は、出力電圧４００Ｖの走行用バッテリ１がコンデンサー１３を充電する初期のピークの充電電流を４０Ａ（＝４００Ｖ／１０Ω）に制限する。プリチャージ抵抗６は、電気抵抗を大きくしてプリチャージ電流の最大値を小さくできる。ただ、プリチャージ抵抗６の電気抵抗を大きくすると、コンデンサー１３をプリチャージする時間が長くなる。プリチャージ電流が小さくなるからである。また、プリチャージ抵抗６がコンデンサー１３をプリチャージするときのピーク消費電力は、走行用バッテリ１の電圧の自乗に比例して、プリチャージ抵抗６の電気抵抗に反比例する。したがって、プリチャージ抵抗６の電気抵抗を小さくすると電流が増加してピークの消費電力が大きくなる。プリチャージ抵抗６の電気抵抗は、プリチャージ電流とプリチャージ時間と消費電力を考慮して、たとえば、５〜２０Ω、好ましくは６〜１８Ω、さらに好ましくは６〜１５Ωに設定される。

プリチャージ抵抗６は、コンデンサー１３をプリチャージする電流のジュール熱で加熱される。プリチャージ抵抗６が加熱される温度は、Ｗ数を大きくすると低く、Ｗ数を小さくすると高温になる。Ｗ数の大きいプリチャージ抵抗６は、大型でコストも高くなる。とくに、この種の用途に使用されるプリチャージ抵抗６は、数十Ｗと大型であるから、さらにＷ数を大きくすることは、配置するスペースを大きくすることから非常に難しい。ただ、プリチャージ抵抗６のＷ数を小さくすると、高温に加熱されて周囲の部材に熱障害を与える。したがって、プリチャージ抵抗６のＷ数は、電気抵抗とイグニッションスイッチを連続してオンに切り換える頻度等を考慮して、２０〜５０Ｗのものを使用する。

プリチャージ回路３は、コンタクタ２の接点に並列に接続される。図の電源装置は、プラス側とマイナス側の両方にコンタクタ２を設けて、プラス側のコンタクタ２Ａの接点と並列にプリチャージ回路３を接続している。この電源装置は、マイナス側のコンタクタ２Ｂをオンとし、プラス側のコンタクタ２Ａをオフとする状態で、プリチャージ回路３でコンデンサー１３をプリチャージする。プリチャージ回路３でコンデンサー１３がプリチャージされると、プラス側のコンタクタ２Ａをオフからオンに切り換えて、プリチャージ回路３のプリチャージスイッチ７をオフに切り換える。

プリチャージ回路３は、プリチャージスイッチ７をオンにして、コンデンサー１３をプリチャージする。プリチャージスイッチ７には、リレー等の機械的な接点を有するスイッチである。このプリチャージ回路は、プリチャージ抵抗とプリチャージスイッチの接点とを一体構造とすることができる。このプリチャージ回路は、たとえばプリチャージ抵抗の一端にプリチャージスイッチの接点を設けて、プリチャージ抵抗とプリチャージスイッチとを一体構造とする。

ただ、プリチャージスイッチは、トランジスターやＦＥＴ等の半導体スイッチング素子も使用できる。半導体スイッチング素子のプリチャージスイッチは、接点のような劣化がないので寿命を長くできる。また非常に短時間で高速にオンオフできるので、コンデンサーをオンオフに切り換えながらプリチャージすることができる。この場合、オンオフに切り換えるデューティでプリチャージ電流をコントロールすることができる。すなわち、オフ時間に対するオン時間を短くしてプリチャージ電流を小さくし、反対にオフ時間に対するオン時間を長くしてプリチャージ電流を大きくできる。このようにデューティを変更してプリチャージ電流をコントロールする半導体スイッチング素子は、デューティを変更しながらコンデンサーをプリチャージすることもできる。たとえば、コンデンサーをプリチャージする最初には、デューティを小さくしてプリチャージ電流を小さく制限し、コンデンサーがプリチャージされて電流が減少するようになると、デューティを大きくして電流を増加させることができる。この方式は、プリチャージ電流の変化を少なくしてコンデンサーをプリチャージできる。半導体スイッチング素子は、制御回路でもって所定のデューティでオンオフすることができる。

また、半導体スイッチング素子は、短時間の間にイグニッションスイッチを繰り返しオンにして、プリチャージ抵抗の温度が高くなるときには、デューティを小さくしてプリチャージ電流を制限し、プリチャージ抵抗の温度が低いときには、デューティを大きくしてプリチャージ電流を大きくしてコンデンサーを速やかにプリチャージすることもできる。この方式は、プリチャージ抵抗の温度上昇を半導体スイッチング素子のデューティで制御できる。プリチャージ抵抗の温度上昇は、所定の時間内にイグニッションスイッチがオンに切り換えられる回数で間接的に検出し、あるいはプリチャージ抵抗の温度を温度センサーで測定して検出することができる。

図の電源装置は、走行用バッテリ１のプラス側とマイナス側にコンタクタ２を接続している。プラス側とマイナス側にコンタクタ２を接続する電源装置は、いずれか一方のコンタクタ２が溶着しても、他方をオフにして走行用バッテリ１の電流を遮断できるので、信頼性を向上できる。電源装置は、必ずしもプラス側とマイナス側にコンタクタを接続する必要はなく、いずれか一方にコンタクタを接続することができる。プラス側とマイナス側にコンタクタ２を接続している電源装置は、コンデンサー１３をプリチャージするときに一方のコンタクタ２をオン、他方のコンタクタ２をオフとする。

図２に示すように、一対のコンタクタ２を、走行用バッテリ１のプラス側とマイナス側に接続している電源装置は、一方のコンタクタ２をオンにしてコンデンサー１３をプリチャージした後、他のコンタクタ２をオンに切り換える。ただ、外部雑音やコネクターの一時的な接触不良等が原因で、コンタクタ２がチャタリングして、短時間オフに切り換えられると、通常の状態でコンデンサー１３をプリチャージできないことがある。この状態は、たとえば、コンタクタ２のオフを検出する時間よりも短い時間、コンタクタ２がオフになってオンに切り換えられる状態で発生する。この状態になると、コンデンサー１３をプリチャージしないで、コンタクタ２がオフからオンに切り換えられるので、大きなコンデンサー１３のプリチャージ電流でコンタクタ２が溶着することがある。

この弊害を避けるために、制御回路４が遅延タイマー（図示せず）を備えている。この遅延タイマーは、一方のコンタクタ２を他方のコンタクタ２よりも所定時間遅れてオンに切り換える。したがって、チャタリング等でコンタクタ２が一時的にオフ／オンになっても、両方のコンタクタ２が同時にオンに切り換えられることがない。この場合、先にオンに切り換えられるコンタクタ２は、コンデンサー１３のプリチャージ電流が流れない。遅延タイマーで遅れてオンに切り換えられるコンタクタ２には、コンデンサー１３のプリチャージ電流が流れて溶着されることがある。ただ、先にオンに切り換えられる一方のコンタクタ２は溶着されないので、回路異常等で両方のコンタクタ２を強制的にオフに切り換えるとき、溶着されない一方のコンタクタ２をオフに切り換えて、電流を確実に遮断できる。

コンタクタ２は、走行用バッテリ１を負荷１０に接続するメイン接点２１と、このメイン接点２１と一緒に連動される補助接点２２と、メイン接点２１と補助接点２２を一緒にオンオフに切り換える励磁コイル２３とを備えている。このコンタクタ２は、励磁コイル２３に通電すると、励磁コイル２３の磁力で吸着してメイン接点２１と補助接点２２をオン、励磁コイル２３の通電を停止すると、バネ等の弾性体でメイン接点２１と補助接点２２をオフに保持する。ただし、コンタクタは、励磁コイルに通電する状態でメイン接点と補助接点をオフ、通電しない状態でオンとする構造とすることもできる。補助接点２２は、メイン接点２１と連動されるが、メイン接点２１から絶縁して配置される。この構造のコンタクタ２は、メイン接点２１と補助接点２２を、プラスチック等の絶縁材２４を使用して絶縁状態で連結して連動できる。

メイン接点２１に連動する補助接点２２は、メイン接点２１が溶着してオフに切り換えられない状態になると、補助接点２２もオン状態に保持されてオフに切り換えられない。すなわち、コンタクタ２の補助接点２２は、励磁コイル２３の通電と非通電とでオンオフに切り換えられるのではなく、メイン接点２１のオンオフに連動して切り換えられる。したがって、このコンタクタ２は、メイン接点２１が溶着して、励磁コイル２３を非通電状態としても、メイン接点２１がオフに切り換えられないようになると、補助接点２２もオンに保持されてオフに切り換えられない。

異常検出回路８は、メイン接点２１に連動する補助接点２２のオンオフを検出して、コンタクタ２の異常オン、すなわちメイン接点２１が溶着してオフに切り換えられなくなったことを検出する。補助接点２２は、高電圧回路のメイン接点２１から絶縁されている。したがって、異常検出回路８は、高電圧回路から絶縁された低電圧回路の補助接点２２でコンタクタ２の溶着を検出できる。

図２においては、本実施例の異常検出回路８を示している。また、図３には、異常検出回路の他の例を示している。図２と図３の異常検出回路８は、プルアップ抵抗１５と電圧検出回路９とを備える。プルアップ抵抗１５は、補助接点２２の一方と低電圧電源１６との間に接続している。図２の異常検出回路８は、補助接点２２の他方をシャーシーアース１７に接続している。図３の異常検出回路８は、補助接点２２の他方とシャーシーアース１７との間に直列抵抗１８を接続している。図２の異常検出回路８は、補助接点２２をオンオフに切り換えると、プルアップ抵抗１５に接続している補助接点２２の電圧が低電圧電源１６の電圧と０Ｖに変化する。したがって、電圧検出回路９をプルアップ抵抗１５に接続している補助接点２２に接続している。図３に示すように、直列抵抗１８を介してシャーシーアース１７に接続する回路は、補助接点２２がオンオフに切り換えると、両方の補助接点２２の電圧が変化する。したがって、電圧検出回路９は、補助接点２２の何れの電圧を検出しても、補助接点２２のオンオフを検出できる。図３の異常検出回路８は、直列抵抗１８を接続している補助接点２２に電圧検出回路９を接続している。この電圧検出回路９が検出する電圧は、補助接点２２をオンオフに切り換えて、直列抵抗１８とプルアップ抵抗１５とで分圧された低電圧電源電圧と０Ｖに変化できる。電圧検出回路９がプルアップ抵抗１５を接続している補助接点２２の電圧を検出すると、この電圧検出回路９は、補助接点２２をオンオフに切り換えて、直列抵抗１８とプルアップ抵抗１５とで分圧された低電圧電源電圧と０Ｖとに変化する。

以上の異常検出回路８は、励磁コイル２３を通電しない状態で、補助接点２２をオフにできるかどうかを電圧検出回路９で検出する。図２の異常検出回路８は、制御回路４がコンタクタ２の励磁コイル２３に通電させない状態として、電圧検出回路９が０Ｖ、すなわちシャーシーアース電圧を検出すると、補助接点２２がオンであるから、メイン接点２１が溶着していると判定する。電圧検出回路９が低電圧電源１６の電圧を検出すると、補助接点２２がオフとなっているので、メイン接点２１は溶着しないでオフに切り換えられたと判定する。

図３の異常検出回路８は、制御回路４がコンタクタ２の励磁コイル２３に通電させない状態で、電圧検出回路９が直列抵抗１８とプルアップ抵抗１５で分圧された低電圧電源電圧を検出すると、補助接点２２がオンであるから、メイン接点２１が溶着している判定する。電圧検出回路９が０Ｖのシャーシーアース電圧を検出すると、補助接点２２がオフとなっているので、メイン接点２１は溶着しないでオフに切り換えられたと判定する。

電圧検出回路９は高電圧回路から絶縁された補助接点２２の電圧を検出するので、異常検出回路８は、高電圧回路から絶縁してメイン接点２１の溶着を検出する。このため、異常検出回路８を高電圧回路から絶縁するための回路を設ける必要がなく、メイン接点２１の溶着を確実に検出できる。

制御回路４は、電装用バッテリを電源とする低電圧回路で励磁コイル２３に通電する。この電装用バッテリの電圧は常に一定でなく、たとえば８〜１６Ｖの範囲で変動する。電装用バッテリには、定格電圧を１２Ｖとする鉛バッテリが使用される。ただ、この電装用バッテリは、負荷電流と充電電流で電圧が相当に変動する。負荷電流が最大で充電されないときに電圧は最も低くなる。反対に、充電電流が大きくなると電圧が高くなる。電装用バッテリは、レギュレータで電圧を検出して充電電流をコントロールして電圧を安定化しているが、放電電流と充電電流が大幅に変動して電圧が変動する。

コンタクタ２の励磁コイル２３は、所定の電圧で駆動するように設計されるので、電圧が変動すると正常な状態で使用できなくなる。とくに、供給電圧が８〜１６Ｖと大きく変動すると、正常な状態で使用するのが難しい。たとえば８Ｖで使用できるように設計された励磁コイル２３に１６Ｖを加えると、電流が大きくなって発熱等の問題が発生する。反対に１６Ｖに設計された励磁コイル２３に８Ｖの電圧を加えると、メイン接点２１を正常な状態でオン状態に切り換えできなくなる。

図４は、電源電圧が変動しても正常に動作できる電圧調整回路２５を示している。この電圧調整回路２５は、コンタクタ２の励磁コイル２３に直列に分圧抵抗２６を接続している。この分圧抵抗２６には、電圧検出スイッチ２７を並列に接続している。図の電圧検出スイッチ２７は、電装用バッテリの低電圧回路の電圧を検出する電圧検出回路２８と、この電圧検出回路２８でオンオフに切り換えられる切換スイッチ２９を備えている。切換スイッチ２９は、トランジスターやＦＥＴ等の半導体スイッチング素子である。

図４の電圧調整回路２５は、複数の分圧抵抗２６を励磁コイル２３に接続して、各々の分圧抵抗２６に電圧検出スイッチ２７を接続している。複数の分圧抵抗２６は、１１Ｖ用と８Ｖ用からなるふたつの分圧抵抗２６である。各々の分圧抵抗２６には、１１Ｖ用の電圧検出スイッチ２７と、８Ｖ用の電圧検出スイッチ２７を接続している。この電圧調整回路２５は、たとえば、低電圧回路の低電圧電源１６の電圧が１３〜１６Ｖであると、両方の電圧検出スイッチ２７の切換スイッチ２９はオフとなり、励磁コイル２３にはふたつの分圧抵抗２６を介して電源電圧が供給される。低電圧電源１６の電圧が１３Ｖ未満で１０Ｖ以上になると、１１Ｖの電圧検出スイッチ２７の切換スイッチ２９がオンになり、１１Ｖの分圧抵抗２６が短絡される。したがって、励磁コイル２３には８Ｖの分圧抵抗２６を介して電源電圧が供給される。さらに、低電圧電源１６の電圧が１０Ｖ未満で８Ｖ以上であると、８Ｖの電圧検出スイッチ２７の切換スイッチ２９がオンになり、両方の分圧抵抗２６が短絡される。したがって、励磁コイル２３には分圧抵抗２６を介することなく、直接に電源電圧が供給される。

以上の電圧調整回路２５は、電源電圧が高くなるにしたがって、励磁コイル２３に直列に接続する分圧抵抗２６を多くして、励磁コイル２３に供給される電圧を低くして、励磁コイル２３の供給電圧を低くする。反対に、電源電圧が低くなると、直列に接続する分圧抵抗２６を少なくして、電源電圧を直接に励磁コイル２３に供給する。したがって、励磁コイル２３を最低の電源電圧で動作するように設計し、電源電圧が高くなると、分圧抵抗２６の電圧降下で励磁コイル２３の供給電圧を低くして、電源電圧が変動しても、励磁コイル２３を正常に動作できる。このような励磁コイル２３への通電は、図４に示すように、アース側に設けられたＦＥＴ素子を制御することにより達成される。

従来の車両用の電源装置のブロック図である。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置のブロック図である。 異常検出回路の他の一例を示す回路図である。 電圧調整回路の一例を示す回路図である。

符号の説明

１…走行用バッテリ
２…コンタクタ ２Ａ…プラス側のコンタクタ
２Ｂ…マイナス側のコンタクタ
３…プリチャージ回路
４…制御回路
５…二次電池
６…プリチャージ抵抗
７…プリチャージスイッチ
８…異常検出回路
９…電圧検出回路
１０…負荷
１１…インバータ
１２…モーター
１３…コンデンサー
１５…プルアップ抵抗
１６…低電圧電源
１７…シャーシーアース
１８…直列抵抗
２１…メイン接点
２２…補助接点
２３…励磁コイル
２４…絶縁材
２５…電圧調整回路
２６…分圧抵抗
２７…電圧検出スイッチ
２８…電圧検出回路
２９…切換スイッチ
３１…走行用バッテリ
３２…コンタクタ
３３…インバータ回路
３４…モーター
３５…コンデンサー

Claims (5)

1. 車両を走行させるモーター(12)を駆動する走行用バッテリ(1)と負荷(10)との間に接続されて、走行用バッテリ(1)から負荷(10)への電力供給をオンオフに切り換えるコンタクタ(2)と、このコンタクタ(2)の異常オンを検出する異常検出回路(8)とを備える車両用の電源装置であって、
   コンタクタ(2)が走行用バッテリ(1)を負荷(10)に接続するメイン接点(21)と、このメイン接点(21)に連動するがメイン接点(21)から絶縁して配置される補助接点(22)を備えており、
   異常検出回路(8)がコンタクタ(2)の補助接点(22)のオンオフを検出して、走行用バッテリ(1)を接続している高圧回路から絶縁状態で、コンタクタ(2)の異常オンを検出するようにしてなる車両用の電源装置。
2. 一対のコンタクタ(2)を走行用バッテリ(1)のプラス側とマイナス側に接続しており、一方のコンタクタ(2)を他方のコンタクタ(2)よりも所定時間遅れてオンに切り換える遅延タイマーを備えており、
   この遅延タイマーでもって、一方のコンタクタ(2)を他方のコンタクタ(2)よりも遅れてオンに切り換えるようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. 負荷(10)と並列に接続されてなるコンデンサー(13)をプリチャージするプリチャージ回路(3)をコンタクタ(2)と並列に接続しており、プリチャージ回路(3)が、プリチャージ抵抗(6)に半導体スイッチング素子のプリチャージスイッチ(7)を直列に接続してなる直列回路である請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. 負荷(10)と並列に接続されてなるコンデンサー(13)をプリチャージするプリチャージ回路(3)をコンタクタ(2)と並列に接続しており、プリチャージ回路(3)が、プリチャージ抵抗(6)とプリチャージスイッチ(7)の直列回路で、プリチャージ抵抗(6)とプリチャージスイッチ(7)の接点とを一体構造としている請求項１に記載される車両用の電源装置。
5. コンタクタ(2)が、接点をオンオフに切り換える励磁コイル(23)を備えており、この励磁コイル(23)には直列に分圧抵抗(26)を接続しており、さらに分圧抵抗(26)には電圧検出スイッチ(27)を並列に接続しており、電圧検出スイッチ(27)は電装用バッテリの低電圧回路電圧でオンオフに切り換えられる切換スイッチ(29)を備えており、電装用バッテリの低電圧回路の電源の電圧で電圧検出スイッチ(27)をオンオフに切り換えて励磁コイル(23)の供給電圧を制御するようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
   

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