JP2008198358A - 電流遮断装置及び電流遮断装置の操作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電流遮断装置において、ユーザの機械的な操作に応じて電源と負荷との間の電流を遮断するマニュアル遮断装置における火花の発生を抑制することである。
【解決手段】マニュアル遮断装置であるサービスプラグ装置５０は、リレーと共に、燃料電池と負荷との間に直列に配置され、ケース５２と、サービスプラグ７０と、回転ロック板５８と、リミットスイッチ６４とで構成される。回転ロック板５８は、サービスプラグ７０の頭部７４を押さえる抑止姿勢と、サービスプラグ７０の操作が妨げられない許容姿勢とを有する。リミットスイッチ６４は、回転ロック板５８が抑止姿勢から移動することを検出し、リレーに対し、電流遮断を指令する遮断信号が出力される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電流遮断装置及び電流遮断装置の操作方法に係り、特に、ユーザの機械的操作に応じて電流を遮断するマニュアル遮断装置を備える電流遮断装置及びその操作方法に関する。

車両に搭載される電源のように、高圧の電源は、他の要素部品との予期せぬ接触等による事故を未然に防ぎ、また運転者等のユーザの安全を確保する等のために、その電源をケースに収納することが行われる。その場合には、電源ケースを開ける場合に高圧に触れる危険が生ずるので、それを防止するための工夫がなされる。

例えば、特許文献１では、車両用燃料電池ケースの外側に、燃料電池と負荷との間を接続するサービスプラグを設け、ユーザの操作によりサービスプラグを引き抜くことで燃料電池と負荷との間の接続を遮断する技術が開示される。また、特許文献２には、電気自動車に搭載された２次電池パックに取り付けられるインターロック装置が述べられる。ここでは、２次電池とその制御用の機器を収納するケースに安全プラグとロック機構とが取り付けられ、通常は、安全プラグは安全プラグ取付部に装着され、その状態で２次電池の受給が行われる。ユーザの操作により安全プラグが安全プラグ取付部から外されると２次電池の受給が遮断され、そこで外された安全プラグをロック機構に装着すると、ケースのロックが解除され、ケースを開けることができる。

特開２００２−３６７６６６号 特開２００２−１７５７９１号

高圧電源自体は、安全のため以外に緊急時のときに電力の受給を遮断するため、電気信号によって電力の遮断を制御するリレー等の遮断器を有することが多い。例えば、車両に搭載される高圧電源は、事故等のときに、モータ等の負荷との間の接続を遮断するリレーが設けられる。遮断器を制御するのは、電源の制御部であるので、サービスプラグやインターロック装置とは独立である。したがって、通常であれば、サービスプラグ等の操作は、遮断器が作動していない状態、すなわち高圧電源の受給が行われている状態で行われる。したがって、サービスプラグ等の操作、例えばサービスプラグが引き抜かれることで、高圧電源と負荷との接続が開放され、そこで火花等が生ずる。

サービスプラグ等の操作により火花が出ると、信号系にノイズとして悪影響を与えるほか、火花によって可爆性の物質があるときは、爆発や焼損等が生ずる恐れがある。例えば、水素を用いる燃料電池では、水素漏れはほとんど生じることはないが、仮に不慮の事故等で漏れが生じ、その上にさらに火花が生じることがあるとすれば、水素の燃焼が起こることがありうる。なお、リレーを遮断するときも同様に火花が生ずるが、水素を用いる燃料電池の場合には、リレーボックスの中の水素濃度を爆燃濃度にならない濃度として工夫されているので、問題が生ずることが防がれている。

本発明の目的は、ユーザの機械的な操作に応じて電源と負荷との間の電流を遮断するマニュアル遮断装置における火花の発生を抑制できる電流遮断装置及び電流遮断装置の操作方法を提供することである。

本発明に係る電流遮断装置は、電源及び負荷との間に接続され、電気信号に応じて電流を遮断する遮断装置と、電源及び負荷との間において前記遮断装置と直列に設けられ、ユーザの機械的な操作に応じて電流を遮断するマニュアル遮断装置と、前記マニュアル遮断装置の部材の変位に応じて前記遮断装置に対して電流の遮断を指示する遮断信号を出力する信号出力手段と、を備える。

また、マニュアル遮断装置は、ユーザの機械的な操作により電流を遮断するサービスプラグと、前記サービスプラグを移動自在に案内する筐体に取り付けられ、前記サービスプラグの操作を抑止する抑止姿勢と、前記サービスプラグの操作を許容する許容姿勢とを有するロック手段と、を有し、前記信号出力手段は、前記ロック手段が前記抑止姿勢から移動する変位に応じ電気信号を出力して前記遮断装置に供給するセンサであることが好ましい。

また、遮断装置は、電源の正側端子側と負荷端子側とこれらに対応する負荷の２端子との間にそれぞれ設けられる１対の電気リレー遮断器であることが好ましい。

また、サービスプラグは、筐体より突き出る頭部を有し、センサは、前記筐体のロック手段の近傍に設けられ、ストローク部の移動でオンオフするリミットスイッチセンサであり、前記ロック手段は、前記サービスプラグの頭部の位置に対応する位置に設けられる押さえアーム部と、前記リミットスイッチセンサのストローク部の位置に対応する位置に設けられるスイッチアーム部とを有し、前記筐体に設けられた回転中心の周りに回転可能な回転板ロックであり、前記抑止姿勢のときは前記押さえアーム部が前記サービスプラグの頭部を押さえてその操作を抑止し、かつ前記スイッチアーム部が前記リミットスイッチセンサをオンし、前記抑止姿勢から移動するときに前記リミットスイッチセンサがオフとなり、前記許容姿勢のときは前記押さえアーム部が前記サービスプラグの頭部を開放して抑止を解除する回転ロック板であることが好ましい。

また、本発明に係る電流遮断装置の操作方法は、電源及び負荷との間に接続されて電気信号に応じて電流を遮断する遮断装置と、電源及び負荷との間において前記遮断装置と直列に設けられユーザの機械的な操作に応じて電流を遮断するマニュアル遮断装置とを備える電流遮断装置の操作方法であって、前記マニュアル遮断装置に設けられるロック手段を移動させ、電流を遮断するためのサービスプラグの操作を抑止する抑止姿勢から、前記サービスプラグの操作を許容する許容姿勢へ変更させるロック移動工程と、前記ロック手段が抑止姿勢から移動したことを検出する電気信号を前記遮断装置に出力し、前記遮断装置に電流を遮断させる遮断工程と、前記ロック手段の許容姿勢において前記サービスプラグを操作し、前記マニュアル遮断装置の接続を開放するプラグ操作工程と、を含む。

上記構成により、電気信号による遮断装置と、ユーザの機械的操作によるマニュアル遮断装置とを備え、それに加え、マニュアル遮断装置の部材の変位に応じて電気信号で制御される遮断装置に対し電流の遮断を指示する。したがって、マニュアル遮断装置の操作に伴って、電気信号で制御される遮断装置によって電流を遮断するので、マニュアル遮断装置のところにおける火花の発生を抑制できる。

また、マニュアル遮断装置は、ロック手段が抑止姿勢から移動する変位に応じてセンサが電気信号を出力し、遮断装置を動作させ、ロック手段はユーザの操作により引き続き移動し許容姿勢に移る。許容姿勢においてサービスプラグの操作が可能になるので、サービスプラグを操作する前に、遮断装置にその遮断を指令する電気信号がセンサより供給される。したがって、マニュアル遮断装置における火花の発生を抑制できる。

実際には、ロック手段の操作もサービスプラグの操作もユーザの手動で行われる。電気信号で電流を遮断する遮断装置の代表である電気リレーは、遮断信号を受け取ってから接続を遮断するまでの時間は、例えば２５０ｍｓｅｃ程度であるので、一般的な機構を手動で操作する時間よりは十分に長い。したがって、ロック機構を一般的手動機構で構成し、ロック機構が抑止姿勢から外れることを検出したならば直ちに検出信号を出すようにすれば、抑止姿勢から許容姿勢に移る時間を利用して、マニュアル遮断装置における火花の発生を抑制できる。

また、遮断装置を１対の電気リレー遮断器とすることで接続の冗長度を増すことができ、例えば、一方側の遮断器が溶断等で遮断機能を十分に行えない場合でも、他方側の正常な遮断器によって電流の遮断を確実に行うことができる。

また、具体的には、サービスプラグは筐体より突き出る頭部を有し、センサは筐体のロック手段の近傍に設けられるリミットスイッチセンサであり、ロック手段は回転ロック板で、抑止姿勢のときはサービスプラグの頭部を押さえてその操作を抑止し、かつリミットスイッチセンサをオンして遮断装置を接続状態とし、抑止姿勢から移動するときにリミットスイッチセンサがオフとなって遮断装置を遮断状態とする。そして許容姿勢のときはサービスプラグの頭部を開放して抑止を解除する。回転ロック板の一般的手動機構によって、これを手動で回すときは、抑止姿勢から許容姿勢に移る時間を利用して、マニュアル遮断装置における火花の発生を抑制できる。

また、電流遮断装置の操作方法によれば、ロック手段を移動させる工程と、ロック手段が抑止姿勢から移動したことを検出し、その検出電気信号で遮断装置に電流を遮断させる工程と、ロック手段の許容姿勢においてサービスプラグを操作する工程とを含み、サービスプラグを操作するまでにロック手段の移動時間が入るので、抑止姿勢から許容姿勢に移る時間を利用して、マニュアル遮断装置における火花の発生を抑制できる。

上記のように、サービスプラグを操作するまでにロック手段の移動を入れ、いわば２段階の操作でサービスプラグを操作することとするので、抑止姿勢から許容姿勢に移る時間を利用して、マニュアル遮断装置における火花の発生を抑制できる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において、マニュアル遮断装置であるサービスプラグ装置は、車両に搭載され、内部に燃料電池を収納する電源ケースに設けられるものとして説明するが、燃料電池以外の電源、例えば各種の２次電池等を収納する電源ケースの内部に設けられるサービスプラグ装置であってもよい。また、電源ケース等は車両に搭載されるものに限られず、産業用、民生用、家庭用等の電源ケース等であってもよい。

また、以下においてマニュアル遮断装置における電流遮断の具体的構成は、サービスプラグの引き抜きによって、電源と負荷との間の接続を開放するものとして説明するが、ユーザの操作によってマニュアル遮断装置において電流を遮断する構成であれば他の構成でもよい。例えば、ユーザの操作によって、周知のブレーカ構成のスイッチを遮断する構成であってもよい。

また、以下において、電気信号によって電流を遮断する遮断装置における電気信号は、センサから車両の電子制御ユニット（ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）を経由して遮断装置であるリレーに供給されるものとして説明するが、それ以外の制御装置を経由してもよく、もちろんセンサから遮断装置に直接供給される構成をとってもよい。

また、以下で述べる数値、時間等は、説明のための一例示であり、これ以外の値であってもよい。また、回転ロック板の機構、サービスプラグとケースの間の機構、短絡電極板と接続端子との間の機構等も、それ以外の同等の機構を用いることができる。

図１は、マニュアル遮断装置であるサービスプラグ装置５０が内部に設けられる電源ケース２０を搭載する車両１０の前方部の平面図で、ボンネットを開けて電源ケース２０におけるサービスプラグの配置状態を示す。また、図２は、電源ケース２０の中に収容される燃料電池３０，３２の電力が車両の駆動モータ等の負荷８０に供給されるときの電源系統の配線図である。

車両１０は、燃料電池によって動力を得ることができる電気自動車又はハイブリッド車で、その前方に、燃料電池３０，３２を収納する電源ケース２０が配置される。そして、燃料電池３０，３２からの電池側配線は端子台３８に集められた後、リレー４０と、サービスプラグ装置５０を経由して車両１０の図示されていない駆動モータ等の負荷８０に接続される。すなわち、燃料電池３０，３２からの電力は、直列に接続されたリレー４０及びサービスプラグ装置５０を経て負荷８０に受給される。電源ケース２０は、車両１０の前方に設けられるラジエータ１２、あるいはその他の外気取り入れ口からの冷却用の風を受けて冷却される。

電源ケース２０は、燃料電池３０，３２を収納する機能を有する筐体で、ローワーケースと呼ばれる上部に開口を有する箱体と、アッパーケースと呼ばれるローワーケースの上部開口を覆う蓋とからなる。電源ケース２０は適当な通気口を有し、その内部が適当に換気される。かかる電源ケース２０は、例えば適当な金属材料あるいは一部又は全部をプラスチックで構成し、これをケース状に加工したものを用いることができる。また、水素が存在しうる電源ケース２０内において、特に、火花が出やすいリレー４０は、密閉されたリレーボックスに収納され、その内部は火花により水素の爆燃が起こらないように、例えば水素の爆燃濃度である約４〜７５％の濃度を避け、約１００％の水素で満たされる。

電源ケース２０の内部に収納される燃料電池３０，３２は、水素を酸素と反応させるときの電力を取り出すもので、具体的には燃料電池の単位電池を複数配置したものである。なお、燃料電池３０，３２は水素と酸素の反応熱を生ずるので、図示されていない冷却経路により適宜冷却される。図１、図２で示されるように、単位電池を複数直列に配置した燃料電池３０と、燃料電池３０とは単位電池の電極の向きを逆にして単位電池を複数直列に配置した燃料電池３２とが電源ケース２０の内部に２列に配置され、燃料電池３０と燃料電池３２との両端は、エンドプレート３４，３６によって適当な圧力が加えられて機械的に拘束される。燃料電池３０と燃料電池３２との一方端は電気的に接続され、これにより単位電池の全部が直列接続される。したがって、他方端における燃料電池３０の電極と燃料電池３２の電極との間に、単位電池の個数分の電圧を取り出すことができる。例えば、燃料電池３２の他方端の電極を正側電極とし、燃料電池３０の他方端の電極を負側電極とし、これらの間から、例えば１４４Ｖ等の所望の高圧電力を取り出すことができる。

端子台３８は、燃料電池３０，３２からの電池側配線をまとめ、これをリレー４０の接続するための絶縁材料からなる部材である。端子台３８は、２つの燃料電池３０，３２の他方端におけるエンドプレート３６に取り付けられる。

リレー４０は、燃料電池３０，３２と負荷８０との間に直列に配置され、車両の電子制御ユニットであるＥＣＵ８２の制御の下で、例えば緊急時に燃料電池３０，３２からの電力の受給を遮断する機能を有する電気リレー遮断器である。すなわち、リレー４０は、電気信号に応じて電流を遮断する遮断装置である。この遮断を行うもう１つのルートとして、図２に示されるように、リミットスイッチ６４からの信号がＥＣＵ８２に供給されるので、リミットスイッチ６４の検出信号によってもリレー４０は駆動制御され、燃料電池３０，３２と負荷８０との間の接続が遮断される。リミットスイッチ６４の検出信号の内容については後に詳述する。このルートは、ユーザの操作によって電流を遮断するいわゆるマニュアル遮断装置によるもので、サービスプラグ装置５０を中心に構成される。

すなわち、マニュアル遮断装置は、負荷に電気的に接続された第１の端子（５４）と、電源に電気的に接続された第２の端子（５４）と、第１及び第２の端子間を導通させる導通体（７２）とを含む。この導通体（７２）は、ユーザの機械的な操作に応じて、第１及び第２の端子間を導通させる位置と、両端子間を導通させない位置との間で変位する。

このように、遮断装置であるリレー４０と、マニュアル遮断装置であるサービスプラグ装置５０と、センサであるリミットスイッチ６４とは、燃料電池３０，３２と負荷８０との間の電流を遮断するための電流遮断装置を構成する。

リレー４０は、図２に示されるように、燃料電池３０，３２の正側電極からの配線、負側電極からの配線にそれぞれ別々のリレー素子が直列に接続される。このようにリレー４０に１対のリレー素子を用いることで、仮に一方側のリレー素子が溶断等で遮断機能を喪失しても、他方側のリレー素子が正常であれば、燃料電池３０，３２と負荷８０との間の接続を確実に遮断できる。すなわち接続の冗長度を増すことで、高圧電力の遮断の確実性を向上させることができる。

リレー４０は、ＥＣＵ８２からの指令によって接続及び遮断が行われるが、その遮断は機構的移動を用いる部分があるため、ＥＣＵ８２から指令信号が供給されても瞬時にはその動作が完了しない。たとえば、遮断においては、ＥＣＵ８２から指令信号が供給されてから、完全に燃料電池３０，３２と負荷８０との間の接続が遮断されるまである程度の時間を要する。この時間を遮断時間と呼ぶことにすれば、遮断時間は、例えば２５０ｍｓｅｃ程度要することがある。

サービスプラグ装置５０は、リレー４０と共に、燃料電池３０，３２と負荷８０との間に直列に配置され、電源ケース２０を開ける場合等のユーザの安全を確保するため、後述するサービスプラグ７０をユーザが引き抜くことで、燃料電池３０，３２と負荷８０との間の接続を開放する機能を有する装置である。この開放機能は、車両が緊急等の条件がなくても、ユーザが単にサービスプラグ７０を引き抜くのみで随時達成できる。したがって、サービスプラグ装置５０は電源ケース２０の外側でユーザが操作しやすい個所に設けられる。サービスプラグ７０の引き抜きにより燃料電池３０，３２と負荷８０との間の接続を開放する際に火花が出ることを抑制することが好ましく、そのためにサービスプラグ装置５０は、以下に説明する構成をとる。

図３は、サービスプラグ装置５０の構成を示す図で、図３（ａ）は、サービスプラグ７０がケース５２に装着されている状態、すなわちサービスプラグ７０が引き抜かれず、ケース５２にしっかり挿入され固定されている状態を示し、図３（ｂ）はサービスプラグ７０が引き抜かれる状態を示す図である。

サービスプラグ装置５０は、ケース５２と、ケース５２に挿入あるいはケース５２から引き抜き可能なサービスプラグ７０と、ケース５２に取り付けられた回転ロック板５８と、リミットスイッチ６４とを含んで構成される。

ケース５２は、電源ケース２０の外側に取り付けられ、サービスプラグ７０の挿入及び引き抜きを案内するスロットを有する筐体である。ケース５２は、スロットの奥にリレー４０側及び負荷８０側に接続される接続端子５４を内蔵し、この接続端子５４にサービスプラグ７０の短絡電極板７２が着脱できるように、サービスプラグ７０の移動が案内される。また、スロットの開口付近には、回転ロック板５８の回転のための回転中心５６が設けられる。回転中心５６は、回転ロック板５８の構造との関係で、ケース５２に立てられた軸でもよく、ケース５２に開けられた穴でもよい。かかるケース５２は、プラスチック等の適当な絶縁材料で成型され、サービスプラグ７０の移動を案内する挿入口と、サービスプラグ７０が挿入口に十分押し込まれたときにその短絡電極板７２が位置するところに接続端子５４を配置したものを用いることができる。

ここで、接続端子５４は４本あり、そのうち２本がリレー４０側に対応し、残りの２本が負荷８０側に用いられる。図２に示されるように、リレー側の２本は、一方が燃料電池３０，３２の正側電極に対応するリレー素子の出力端子に接続され、他方は燃料電池３０，３２の負側電極に対応するリレー素子の出力端子に接続される。負荷８０側の２本は、負荷８０の正側入力端子と負側入力端子にそれぞれ接続される。

サービスプラグ７０は、ケース５２に移動自在に案内される部材で、プラスチック等の絶縁材料で構成される。サービスプラグ７０は、一方端に、先ほどの４本の接続端子５４に対応する２つの分離された短絡電極板７２を有し、他方端の頭部７４には、引き抜きハンドル７６が接続して設けられる。引き抜きハンドル７６は、ユーザがここに手または指をかけて、サービスプラグ７０をケース５２から引き抜き、あるいはケース５２の中にサービスプラグ７０を押し込みやすいように設けられる操作部分である。

短絡電極板７２は、絶縁体のサービスプラグ７０の先端に定められた配置関係で相互に分離して取り付けられ、先ほどの接続端子５４と着脱自在の接続穴を有する導体板である。具体的には、一方の短絡電極板７２は、燃料電池３０，３２の正側電極に対応するリレー素子の出力端子に着脱自在に接続され、他方は燃料電池３０，３２の負側電極に対応するリレー素子の出力端子に着脱自在に接続される。サービスプラグ７０と２つの短絡電極板７２は一体としてケース５２に案内されて移動するので、各接続端子５４との着脱は、実質上同時に行われる。

回転ロック板５８は、ケース５２に設けられる回転中心５６の周りに回転可能な略４半円形状の板部材である。回転ロック板５８は、２つの機能を有し、１つはサービスプラグ７０の着脱を抑止又は引き抜可能とする機能と、サービスプラグ７０の抑止を解放した時点をリミットスイッチ６４と協働してＥＣＵ８２に伝える機能である。そのために、回転ロック板５８は、互いに一定の配置関係で設けられる２つのアーム、押さえアーム６０と、スイッチアーム６２とを備える。

回転ロック板５８は、回転中心５６の周りに回転可能であり、その姿勢は、図３（ａ）に示されるサービスプラグ７０の引き抜きを抑止し禁止する抑止姿勢と、図３（ｂ）に示されるサービスプラグ７０の引き抜きを許容する許容姿勢とを取ることができる。回転中心５６周りの回転の構造は、回転ロック板５８に軸を設け、ケース５２側にその軸を回転自在に支持する穴を設けるものを用いることができる。もちろん、軸と穴の関係を逆にし、ケース５２側に軸を設け、回転ロック板５８側に回転自在支持穴を設けてもよい。

図３（ａ）の抑止姿勢は、回転ロック板５８が、回転中心５６を中心に図３上で時計方向に回転して止まったときの姿勢である。これに先立ち、サービスプラグ７０はケース５２の中に十分深く挿入され、短絡電極板７２と接続端子５４とがしっかり接続されているものとすると、抑止姿勢において、回転ロック板５８の押さえアーム６０は、サービスプラグ７０の頭部７４をちょうど押さえ込み、サービスプラグ７０を引き抜くことができないようになる。そしてそのとき、スイッチアーム６２は、リミットスイッチ６４のストローク部６６，６８を押して、リミットスイッチ６４をオンにする。

図３（ｂ）の許容姿勢は、回転ロック板５８が、回転中心５６を中心に図３上で反時計方向に抑止姿勢から約９０°回転したときの姿勢である。このとき、回転ロック板５８の押さえアーム６０は、サービスプラグ７０の頭部７４から離れ、かつそのケース５２から引き抜かれるときの移動を妨げない姿勢となる。したがって、この姿勢において、ユーザはサービスプラグ７０を引き抜くことが許容される。

図３（ｂ）の許容姿勢において、回転ロック板５８のスイッチアーム６２は、リミットスイッチ６４のストローク部６６，６８から十分に離れ、リミットスイッチ６４はオフになっている。リミットスイッチ６４がオンからオフに変わるときは、回転ロック板５８が許容姿勢になるかなり前であって、抑止姿勢から移動を開始し、ストローク部６６，６８の位置を変えるときである。すなわち、ユーザが、回転ロック板５８を手又は指でもって、図３において抑止姿勢から反時計方向に回転させ始め、回転ロック板５８のスイッチアーム６２がリミットスイッチ６４のストローク部６６，６８から離れる前後に、リミットスイッチ６４がオフになる。

図３の構造例では、抑止姿勢を基準にして、回転ロック板５８を反時計方向におよそ１５°から３０°回転したときにリミットスイッチ６４をオンからオフに変更できる。そして、許容姿勢は上記のように、抑止姿勢から反時計方向に約９０°回転したときである。回転ロック板５８の回転中心５６回りの回転は、やや固めに設定される。すなわち、リミットスイッチ６４をオンからオフに変える姿勢から許容姿勢まで回転する時間を、リレー４０の遮断時間より長くなるように設定される。上記の例でリレー４０の遮断時間を２５０ｍｓｅｃとすれば、リミットスイッチ６４をオンからオフに変える姿勢から許容姿勢まで回転する時間をこれ以上となるように設定される。

例えば、上記の例で、回転ロック板５８を抑止姿勢から３０°回転してリミットスイッチ６４がオフとなり、９０°回転して許容姿勢になるものの場合は、（９０°−３０°）＝６０°を２５０ｍｓｅｃかかるものとすればよい。回転ロック板５８の回転をこのようにやや固めに設定する方法としては、回転中心５６における軸と穴との間の隙間管理によることができる。あるいは、回転ロック板５８とケース５２との間に摩擦部材を設けてもよい。また、回転ロック板５８とケース５２との間に乗り上げまたは乗り越し機構を設け、ユーザが回転ロック板５８を回転するとき、この乗り上げまたは乗り越し機構を越えるようにして移動時間を延ばし、所定の回転移動時間を満たすようにしてもよい。

リミットスイッチ６４は、回転ロック板５８が抑止姿勢から移動したことを検出し、ＥＣＵ８２にその検出信号をリレー遮断信号として伝達する機能を有する回転ロック板位置検出のセンサに相当する。すなわち、リミットスイッチ６４は、マニュアル遮断装置であるサービスプラグ装置５０の部材である回転ロック板５８の変位に応じ、遮断装置であるリレー４０に対し電流の遮断を指示する遮断信号を出力する信号手段である。

具体的には、上方に向けて付勢されたストローク部６６，６８を有し、ストローク部６６，６８の位置によって電気的接続を開閉する一般的なリミットスイッチで構成できる。上記の例では、回転ロック板５８の許容姿勢において、回転ロック板５８は完全にストローク部６６，６８と離れ、したがってストローク部６６，６８が通常の上方に突き出る姿勢となり、電気的接続が開放されてスイッチがオフとなっている。そして、回転ロック板５８が抑止姿勢のときは、回転ロック板５８のスイッチアーム６２がストローク部６６，６８を押さえつけて電気的接続がなされスイッチがオンとなる。リミットスイッチ６４がオンからオフに変わるのは、回転ロック板５８が抑止姿勢から移動したときで、上記の例で、約１５°−３０°回転したときである。

上記構成の電流遮断装置の作用、特にサービスプラグ装置５０の作用を、その操作手順を示す図４のフローチャートを用いて説明する。車両１０において、電源ケース２０の中を点検したいときは、まずボンネットを開ける。電源ケース２０にはサービスプラグ装置５０が取り付けられ、電源ケース２０を開ける前にサービスプラグ７０を引き抜く必要がある。これは電源ケース２０の中は高圧電源であるために、ユーザの安全を守るため、サービスプラグ７０を引き抜くことで、その高圧電力の受給を遮断するためである。したがって、例えば電池ケース蓋ロック機構を設け、これをサービスプラグ装置５０と連動させ、サービスプラグ７０を引き抜かないと、電源ケース２０は開かないようにすることが好ましい。

通常状態では、サービスプラグ装置５０は、サービスプラグ７０がそのケース５２に十分深く挿入され、回転ロック板５８が図３（ａ）の抑止姿勢にあり、回転ロック板５８の押さえアーム６０がサービスプラグ７０の頭部７４を押さえつけている。そして、そのスイッチアーム６２がリミットスイッチ６４のストローク部６６，６８を押さえ、リミットスイッチ６４をオンにしている。その結果、ＥＣＵ８２にはリミットスイッチ６４から燃料電池３０，３２と負荷８０との間の接続を遮断するための検出信号が供給されず、緊急の場合を除いてリレー４０は接続状態にあり、燃料電池３０，３２から負荷８０に高圧電力が供給されている。

電源ケース２０の中を点検したいときは、サービスプラグ７０を引き抜かねばならない。それにはまず、回転ロック板５８のロックを解除する（Ｓ１０）。具体的には、ユーザが図３の場合紙面に向かって反時計方向に回転ロック板５８を回転中心５６の周りに回転する。

回転ロック板５８を回転させると、抑止状態から押さえアーム６０もスイッチアーム６２もその位置を移動させる。したがって、上記の例で１５°−３０°回転させると、回転ロック板５８のスイッチアーム６２がリミットスイッチ６４のストローク部６６，６８から離れ、リミットスイッチ６４がオフとなる。リミットスイッチ６４がオンからオフとなると、検出信号がリミットスイッチ６４からＥＣＵ８２に出力され、ＥＣＵ８２はこれに基づいてリレー４０を遮断する（Ｓ１２）。

リレー遮断は、上記のように、検出信号に基づくＥＣＵ８２からの遮断指令がリレー４０に出力されてから、約２５０ｍｓｅｃ後に終了し、そのときに、燃料電池３０，３２と負荷８０とのあいだの接続はリレー４０によって開放される。このとき、上記のように、リレー４０の動作による火花が生じても、リレーボックス内は水素が爆燃しない条件で密閉されているので問題がない。

さらに回転ロック板５８を反回転方向に回転すると、図３（ｂ）の許容姿勢となる。すなわち、上記の例で、抑止姿勢から約９０°回転すると、押さえアーム６０がサービスプラグ７０の引き抜きを妨げない位置にくるので、ここでユーザは初めてサービスプラグ引き抜きが許容される（Ｓ１４）。回転ロック板５８の回転移動は、リミットスイッチ６４が検出信号を出してからこの許容姿勢になるまでの時間が、リレー４０の遮断時間より長くなるように設定されているので、このときにはすでにリレー４０の遮断動作は終了している。

ユーザは、手または指をサービスプラグ７０の引き抜きハンドル７６にかけて、図３（ｂ）に示す白抜き矢印方向にサービスプラグ７０を移動させて引き抜くことができる。サービスプラグ７０が白抜き矢印方向に十分移動されると、短絡電極板７２と接続端子５４との接続が開放される。したがって、燃料電池３０，３２と負荷８０との間の接続が機械的に開放される。

このとき、すでにリレー４０の遮断動作は終了しているので、短絡電極板７２と接続端子５４との接続の開放により火花が生ずることはない。このように、サービスプラグ装置５０において、サービスプラグ７０の引き抜きに要する動作を、回転ロック板５８のロック解除と、サービスプラグ７０そのものの引き抜きと２段階としたので、リレー４０を遮断終了するのに十分な時間の確保が可能となる。また、燃料電池３０，３２と負荷８０との間の接続は、リレー４０の電気的手段およびサービスプラグ７０の機械的手段の異なる手段により重ねて開放され、ユーザである操作者の安全保護が高められる。

このように、サービスプラグ装置５０を含む電流遮断装置においては、操作者によりサービスプラグ７０の操作により電流を遮断しようとする意思を、回転ロック板５８の回転操作で確認する。具体的には、マニュアル遮断装置であるサービスプラグ装置５０に設けられ、そのマニュアル遮断装置の部材であるサービスプラグ７０の変位に応じて、操作者による電流の遮断の意思を検知し、その遮断の意思を検知した場合に、電気信号で電流を遮断する遮断装置であるリレー４０に対して電流の遮断を、マニュアル遮断装置であるサービスプラグ装置５０での電流の遮断に先立って指示する遮断信号を出力する。そして、より具体的には、サービスプラグ７０の変位の確認は、回転ロック板５８が抑止姿勢から移動するときにまず行われて、リレー４０による電流の遮断が行われ、次に回転ロック板５８がさらに回転されて許容姿勢となってサービスプラグ７０が引き抜かれる、という２段階を経て行われる。

本発明に係る実施の形態のサービスプラグ装置が内部に設けられる電源ケースを搭載する車両の前方部の平面図である。 本発明に係る実施の形態のサービスプラグ装置を含む電源系統の配線図である。 本発明に係る実施の形態のサービスプラグ装置において、図３（ａ）は抑止姿勢を、図３（ｂ）は許容姿勢を示す。 本発明に係る実施の形態におけるサービスプラグ装置の操作の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両、１２ ラジエータ、２０ 電源ケース、３０，３２ 燃料電池、３４，３６ エンドプレート、３８ 端子台、４０ リレー、５０ サービスプラグ装置、５２ ケース、５４ 接続端子、５６ 回転中心、５８ 回転ロック板、６０ 押さえアーム、６２ スイッチアーム、６４ リミットスイッチ、６６，６８ ストローク部、７０ サービスプラグ、７２ 短絡電極板、７４ 頭部、７６ 引き抜きハンドル、８０ 負荷。

Claims (5)

1. 電源及び負荷との間に接続され、電気信号に応じて電流を遮断する遮断装置と、
   電源及び負荷との間において前記遮断装置と直列に設けられ、ユーザの機械的な操作に応じて電流を遮断するマニュアル遮断装置と、
   前記マニュアル遮断装置の部材の変位に応じて前記遮断装置に対して電流の遮断を指示する遮断信号を出力する信号出力手段と、
   を備える電流遮断装置。
2. 請求項１に記載の電流遮断装置において、
   マニュアル遮断装置は、
   ユーザの機械的な操作により電流を遮断するサービスプラグと、
   前記サービスプラグを移動自在に案内する筐体に取り付けられ、前記サービスプラグの操作を抑止する抑止姿勢と、前記サービスプラグの操作を許容する許容姿勢とを有するロック手段と、
   を有し、
   前記信号出力手段は、前記ロック手段が前記抑止姿勢から移動する変位に応じ電気信号を出力して前記遮断装置に供給するセンサである電流遮断装置。
3. 請求項１に記載の電流遮断装置において、
   遮断装置は、電源の正側端子側と負荷端子側とこれらに対応する負荷の２端子との間にそれぞれ設けられる１対の電気リレー遮断器である電流遮断装置。
4. 請求項２に記載の電流遮断装置において、
   サービスプラグは、筐体より突き出る頭部を有し、
   センサは、前記筐体のロック手段の近傍に設けられ、ストローク部の移動でオンオフするリミットスイッチセンサであり、
   前記ロック手段は、前記サービスプラグの頭部の位置に対応する位置に設けられる押さえアーム部と、前記リミットスイッチセンサのストローク部の位置に対応する位置に設けられるスイッチアーム部とを有し、前記筐体に設けられた回転中心の周りに回転可能な回転板ロックであり、前記抑止姿勢のときは前記押さえアーム部が前記サービスプラグの頭部を押さえてその操作を抑止し、かつ前記スイッチアーム部が前記リミットスイッチセンサをオンし、前記抑止姿勢から移動するときに前記リミットスイッチセンサがオフとなり、前記許容姿勢のときは前記押さえアーム部が前記サービスプラグの頭部を開放して抑止を解除する回転ロック板である電流遮断装置。
5. 電源及び負荷との間に接続されて電気信号に応じて電流を遮断する遮断装置と、電源及び負荷との間において前記遮断装置と直列に設けられユーザの機械的な操作に応じて電流を遮断するマニュアル遮断装置とを備える電流遮断装置の操作方法であって、
   前記マニュアル遮断装置に設けられるロック手段を移動させ、電流を遮断するためのサービスプラグの操作を抑止する抑止姿勢から、前記サービスプラグの操作を許容する許容姿勢へ変更させるロック移動工程と、
   前記ロック手段が抑止姿勢から移動したことを検出する電気信号を前記遮断装置に出力し、前記遮断装置に電流を遮断させる遮断工程と、
   前記ロック手段の許容姿勢において前記サービスプラグを操作し、前記マニュアル遮断装置の接続を開放するプラグ操作工程と、
   を含む電流遮断装置の操作方法。

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