JP2015056356A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】接点対の溶着の有無を検出でき、消費電力の少ないリレーを用いることができる電源システムを提供する。【解決手段】電源システム１は、直流電源１１、電源装置１２、メインリレー２、コンデンサ１３、サブリレー３、測定部４、溶着判定部５及びリレー制御部を有する。メインリレー２は２つの接点対２１を有し、電磁コイル２２の起磁力の大きさに応じて、いずれの接点対２１も遮断状態となる両方遮断状態、第２の接点対２１ｂのみが通電状態となる片方通電状態又は２つの接点対２１が通電状態となる両方通電状態のいずれかをとる。コンデンサ１３はメインリレー２と電源装置１２との間で正極配線１４と負極配線１５とを接続している。サブリレー３は第１の接点対２１ａと並列接続されている。測定部４はいずれかの接点対２１を含む電流経路上に配され、電気的特性値を測定する。溶着判定部５は電気的特性値に基づいて接点対２１の溶着の有無を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源と電源装置との間の電流経路上に設けられたリレーについて、接点対の溶着の有無を検出する電源システムに関する。

電源システムにおける直流電源と電源装置との間に配され、両者の間の通電と遮断とを切り替えるための部品として、電磁コイルと、該電磁コイルへの通電の有無により接離する接点対とを備えるリレーが知られている。リレーの接点対は、通電状態と遮断状態とを切り替える際に発生するジュール熱やアーク熱等により高温となり易く、場合によっては接点対が溶着するおそれがある。そのため、接点対の溶着の有無を検出する機能を有する電源システムがある。

例えば、特許文献１には、交流の電源線を両切りするように２つのリレーを接続し、これらのリレーを独立に制御可能に構成された漏電遮断装置が開示されている。かかる漏電遮断装置は、いずれか一方のリレーのみが通電状態となるようにリレーを制御したときに、電圧検出装置に交流電圧が検出されるか否かを確認することができる。これにより、他方のリレーの接点対が溶着しているか否かを確認することができる。

特開２０１２−１５２０７１号公報

ところで、リレーを動作させる際の消費電力を低減するために、複数の接点対の通電状態と遮断状態との切り替えを共通の電磁コイルにより制御可能に構成されたリレーがある。かかる構成を有するリレーを上記漏電遮断装置に用いる場合には、接点対ごとに通電状態と遮断状態とを切り替えることができず、接点対が溶着しているか否かを確認することができない。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、接点対の溶着の有無を検出する機能を具備し、消費電力の小さいリレーを使用できる電源システムを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、直流電源と、
該直流電源に接続される電源装置と、
上記直流電源の正極と上記電源装置との間の正極配線及び上記直流電源の負極と上記電源装置との間の負極配線にそれぞれ設けられた接点対を有するメインリレーと、
該メインリレーと上記電源装置との間において上記正極配線と上記負極配線とを接続するコンデンサと、
２つの上記接点対のうち第１の上記接点対に対して並列に接続されたサブリレーと、
いずれかの上記接点対を含む電流経路上において電気的特性値を測定する測定部と、
上記電気的特性値に基づいて上記接点対の溶着の有無を判定する溶着判定部と、
上記メインリレー及び上記サブリレーの通電状態と遮断状態との切り替えを制御するリレー制御部とを有し、
上記メインリレーは、通電により磁力を発生する電磁コイルを有すると共に、該電磁コイルの起磁力の大きさに応じて、いずれの上記接点対も遮断状態となる両方遮断状態、第２の上記接点対のみが通電状態となる片方通電状態または２つの上記接点対が通電状態となる両方通電状態のいずれかの状態となるよう制御可能に構成されていることを特徴とする電源システムにある。

上記電源システムは、直流電源と、メインリレーにおける２つの接点対と、サブリレーと、コンデンサとが上記特定の回路構成となるように接続されている。そのため、上記電源システムは、接点対が溶着している状態と、溶着していない状態との間で測定部により得られる電気的特性値が異なるように構成されている。

そして、溶着判定部は、上記電気的特性値に基づいて、接点対が溶着しているか否かを判定することができるよう構成されている。それ故、上記電源システムは、接点対が溶着しているか否かを判定することができる。

また、メインリレーは、２つの接点対の通電状態と遮断状態との切り替えを共通の電磁コイルにより行うことができる。それ故、メインリレーは、２つの接点対に対してそれぞれ電磁コイルを設ける場合と比べて動作させる際の消費電力が低いものとなる。

以上のように、上記電源システムは、接点対の溶着の有無を検出する機能を具備するものとなり、消費電力の少ないリレーを用いることができる。

実施例１における、電源システムの回路図。 実施例１における、電源システムの動作を示すフローチャート。 実施例１における、第２の接点対が溶着している場合に形成される電流経路を示す回路図。 実施例１における、第１の接点対が溶着している場合に形成される電流経路を示す回路図。 実施例１における、メインリレーに用いたソレノイド装置の一部断面図。 実施例１における、メインリレーが片方通電状態であるときのソレノイド装置の一部断面正面図。 実施例１における、メインリレーが両方通電状態であるときのソレノイド装置の一部断面図。 実施例２における、溶着検査コンデンサを有する電源システムの回路図。 実施例２における、メインリレーにおける２つの接点対の溶着の有無を確認する動作を示すフローチャート。 実施例２における、第１の接点対が溶着している場合に形成される電流経路を示す回路図。 実施例２における、第１の接点対が溶着している場合に測定部において検出される電流の波形の一例を示す説明図。 実施例２における、第２の接点対が溶着している場合に形成される電流経路を示す回路図。

上記電源システムにおいて、電源装置としては、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータやインバータ等の電力変換装置を用いることができる。

測定部において測定される電気的特性値としては、例えば、当該電流経路上において測定される電流値や電圧値を用いることができる。

また、測定部は、直流電源、サブリレー及び第２の接点対を含む電流経路と、直流電源及び２つの接点対を含む電流経路との共通部分に配されていてもよい。この場合には、１つの測定部によりいずれかの接点対が溶着している状態を検出することができる。その結果、電源システムの部品点数を低減し、簡素な構成とすることができる。

また、電源システムは、サブリレーに対して直列に接続された溶着検査コンデンサを有すると共に、サブリレーと溶着検査コンデンサとの直列体が第１の接点対に対して並列に接続されていてもよい。この場合には、メインリレーにより直流電源と電源装置とを切り離す際に接点対の溶着の有無を確認する動作を行うことができ、電源装置の起動時に接点対の溶着の有無を確認する動作を行う必要がない。その結果、電源装置の起動に要する時間をより短縮することができる。

また、測定部は、溶着検査コンデンサ、サブリレー及び第１の接点対を含む電流経路と、溶着検査コンデンサ、サブリレー及び第２の接点対を含む電流経路との共通部分に配されていてもよい。この場合には、１つの測定部によりメインリレーのいずれかの接点対が溶着している状態を検出することができる。その結果、電源システムの部品点数を低減し、簡素な構成とすることができる。

また、サブリレーに対して直列に接続された抵抗器を有すると共に、サブリレーと抵抗器との直列体が第１の接点対に対して並列に接続されていてもよい。この場合には、電源装置を起動させる際に、直流電源と電源装置との間にサブリレー及び抵抗器を含む電流回路を形成させることができる。そのため、電源装置の起動時に流れる電流が過度に大きくなることを抑制し易くなり、電源装置の信頼性をより向上させることができる。

また、接点対は、固定接点部と、電磁コイルの起磁力によって固定接点部に対して接離する可動接点部とを有しており、第１の接点対の可動接点部が固定接点部に近づく方向と第２の接点対の可動接点部が固定接点部に近づく方向とが互いに反対方向であることが好ましい。この場合には、使用中に振動が加わった場合に、両方の可動接点部が固定接点部側へ近づくことを防止できる。それゆえ、振動によって両方の接点対が意図せず通電状態となることを防止しやすくなる。その結果、直流電源と電源装置とを遮断する動作をより確実に行うことができる。

（実施例１）
上記電源システムの実施例を、図１〜図７を用いて説明する。図１に示すように、電源システム１は、直流電源１１と、直流電源１１に接続される電源装置１２と、メインリレー２と、コンデンサ１３と、サブリレー３と、測定部４と、溶着判定部５と、リレー制御部（図示略）を有している。

メインリレー２は、直流電源１１の正極と電源装置１２との間の正極配線１４及び直流電源１１の負極と電源装置１２との間の負極配線１５にそれぞれ設けられた接点対２１（２１ａ、２１ｂ）を有している。コンデンサ１３は、メインリレー２と電源装置１２との間において正極配線１４と負極配線１５とを接続している。

サブリレー３は、２つの接点対２１のうち第１の接点対２１ａに対して並列に接続されている。測定部４は、いずれかの接点対２１を含む電流経路上において電気的特性値を測定するよう構成されている。溶着判定部５は、上記電気的特性値に基づいて接点対２１の溶着の有無を判定するよう構成されている。リレー制御部は、メインリレー２及びサブリレー３の通電状態と遮断状態との切り替えを制御可能に構成されている。

そして、図５〜図７に示すように、メインリレー２は、通電により磁力を発生する電磁コイル２２を有すると共に、電磁コイル２２の起磁力の大きさに応じて、いずれの接点対２１も遮断状態となる両方遮断状態（図５）、第２の接点対２１ｂのみが通電状態となる片方通電状態（図６）または２つの接点対２１が通電状態となる両方通電状態（図７）のいずれかの状態となるよう制御可能に構成されている。以下、詳説する。

図１に示すように、メインリレー２の接点対２１は、正極配線１４及び負極配線１５にそれぞれ配されている。また、サブリレー３は、正極配線１４に設けられた接点対２１に対して並列に接続されている。すなわち、本例においては、正極配線１４に設けられた接点対２１が「第１の接点対２１ａ」となり、負極配線１５に設けられた接点対２１が「第２の接点対２１ｂ」となる。

メインリレー２は、図５に示すソレノイド装置８により、２つの接点対２１の通電状態と遮断状態との切り替えができるよう構成されている。なお、ソレノイド装置８の詳細については後述する。

メインリレー２の２つの接点対２１は、それぞれ、固定接点部２３と、電磁コイル２２の起磁力によって固定接点部２３に対して接離する可動接点部２４とを有している。また、接点対２１は、第１の接点対２１ａの可動接点部２４が固定接点部２３に近づく方向と第２の接点対２１ｂの可動接点部２４が固定接点部２３に近づく方向とが互いに反対方向となるように構成されている。

サブリレー３は、固定接点部３３と、固定接点部３３に対して接離する可動接点部３４とを有する接点対３１と、電磁コイル３２とを有している。可動接点部３４は、電磁コイル３２の起磁力により固定接点部３３に対して接離し、通電状態と遮断状態との切り替えができるよう構成されている。

また、サブリレー３は、抵抗器７と直列に接続されており、サブリレー３と抵抗器７との直列体１６が第１の接点対２１ａに対して並列に接続されている。本例においては、抵抗器７が電源装置１２側に配され、サブリレー３が直流電源１１側に配されている。

また、図には示さないが、メインリレー２及びサブリレー３は、リレー制御部と接続されている。リレー制御部は、それぞれのリレーの電磁コイル２２、３２への通電の制御を行うことにより、接点対２１、３１の通電状態と遮断状態との切り替えを制御する機能を有する。

測定部４は、正極配線１４における直流電源１１と第１の接点対２１ａとの間となる位置（測定点Ａ）に配されている。測定点Ａは、後述するように、直流電源１１、サブリレー３及び第２の接点対２１ｂを含む電流経路Ｐ１（図３参照）と、直流電源１１及び２つの接点対２１を含む電流経路Ｐ２（図４参照）との共通部分となる。なお、本例の測定部４は、電気的特性値として、測定点Ａにおける電流値を測定するように構成されている。

図１に示すように、溶着判定部５は測定部４と接続されており、測定部４により測定された電流値が入力されるよう構成されている。また、溶着判定部５は、入力された電流値に基づいて２つの接点対２１が溶着しているか否かを判断するよう構成されている。

次に、電源システム１が接点対２１の溶着の有無を検出する動作（以下、「溶着検出動作」という。）について説明する。溶着検出動作は、電源装置１２を起動させる前に行う。図２に示すように、電源システム１は、まず、リレー制御部により全リレーが遮断状態となるようにメインリレー２及びサブリレー３を制御する（ステップＳ１）。

次いで、溶着判定部５は、測定部４により得られる電流値に基づき、測定点Ａに電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ２）。このとき、第１の接点対２１ａまたはサブリレー３の接点対３１のうち少なくとも一方と、第２の接点対２１ｂとの２つ以上の接点対が溶着している場合には、溶着している接点対の可動接点部は固定接点部から離隔せず、両者が接触した通電状態が維持される。そのため、この場合には、測定点Ａ、直流電源１１、第２の接点対２１ｂ及びコンデンサ１３を含む電流経路Ｐ１（図３参照）または電流経路Ｐ２（図４参照）が形成される。そして、直流電源１１の起電力等により、かかる電流経路に電流が流れる。

それ故、ステップＳ２において測定点Ａに電流が流れていると判定された場合には（ステップＳ２、「Ｙｅｓ」）、溶着判定部５は、第２の接点対２１ｂを含む２つ以上の接点対が溶着していると判定し（ステップＳ２１）、リレーの接点対が溶着したことを示す異常信号を出力する（ステップＳ１００）。その後、電源システム１は、溶着検出動作を完了する。

ステップＳ２において測定点Ａに電流が流れない場合（ステップＳ２、「Ｎｏ」）、電源システム１は、サブリレー３が通電状態となるように制御する（ステップＳ３）。そして、測定部４により得られる電流値に基づき、測定点Ａに電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ４）。このとき、第２の接点対２１ｂが溶着している場合には、図３に示すように、直流電源１１、測定点Ａ、サブリレー３の接点対３１、コンデンサ１３及び第２の接点対２１ｂを含む電流経路Ｐ１が形成される。そして、直流電源１１の起電力等により、電流経路Ｐ１に電流が流れる。

それ故、ステップＳ４において測定点Ａに電流が流れていると判定された場合には（ステップＳ４、「Ｙｅｓ」）、溶着判定部５は、第２の接点対２１ｂが溶着していると判定し（ステップＳ４１）、リレーの接点対が溶着したことを示す異常信号を出力する（ステップＳ１００）。その後、電源システム１は、溶着検出動作を完了する。

一方、ステップＳ４において測定点Ａに電流が流れない場合には（ステップＳ４、「Ｎｏ」）、溶着判定部５は、第２の接点対２１ｂは溶着していないと判定する（ステップＳ５）。

ステップＳ５に次いで、電源システム１は、サブリレー３が遮断状態となり、メインリレー２が片方通電状態、すなわち第２の接点対２１ｂが通電状態となり、第１の接点対２１ａが遮断状態となるようにメインリレー２及びサブリレー３を制御する（ステップＳ６）。そして、溶着判定部５は、測定部４により得られる電流値に基づき、測定点Ａに電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ７）。このとき、第１の接点対２１ａまたはサブリレー３の接点対３１の少なくとも一方が溶着している場合には、第２の接点対２１ｂを含む電流経路が形成される。

すなわち、第１の接点対２１ａが溶着している場合には、図４に示すように、直流電源１１、測定点Ａ、第１の接点対２１ａ、コンデンサ１３及び第２の接点対２１ｂを含む電流経路Ｐ２が形成される。また、サブリレー３の接点対３１が溶着している場合には、図３に示す電流経路Ｐ１が形成される。そして、直流電源１１の起電力等により、かかる電流経路に電流が流れる。

それ故、ステップＳ７において測定点Ａに電流が流れていると判定された場合には（ステップＳ７、「Ｙｅｓ」）、溶着判定部５は、第１の接点対２１ａまたはサブリレー３の接点対３１の少なくとも一方が溶着していると判定し（ステップＳ７１）、リレーの接点対が溶着したことを示す異常信号を出力する（ステップＳ１００）。その後、電源システム１は、溶着検出動作を完了する。

一方、ステップＳ７において測定点Ａに電流が流れない場合には（ステップＳ７、「Ｎｏ」）、溶着判定部５は、メインリレー２の２つの接点対２１及びサブリレー３の接点対３１はいずれも溶着していないと判定する（ステップＳ８）。その後、電源システム１は、溶着検出動作を完了する。

次に、メインリレー２に用いるソレノイド装置８について、図５〜図７を参照しつつ概説する。

図５に示すように、ソレノイド装置８は、電磁コイル２２と、磁束が通る磁気回路の一部を構成する固定コア８２と、電磁コイル２２の巻回軸方向の両側に対向配置された２個のプランジャ８３（８３ａ、８３ｂ）とを有している。プランジャ８３は、電磁コイル２２への通電、非通電の切り替えに伴って固定コア８２に対してそれぞれ進退するよう構成されている。

磁気回路の一部には、磁気回路に形成される磁束の抵抗となる磁気抵抗部８４が設けてある。複数のプランジャ８３は、電磁コイル２２への通電によって固定コア８２に吸引されるよう構成されている。また、複数のプランジャ８３が固定コア８２に吸引された複数吸引状態は、電磁コイル２２への通電によって維持されるよう構成されている。

固定コア８２は、電磁コイル２２の内側を貫通する対向コア８２１と、電磁コイル２２に対して径方向の外側に、互いに対向するように配置された２つの側部コア８２４と、側部コア８２４とプランジャ８３とを磁気的に連結する底部コア８２３及び上部コア８２２とを有する。また、電磁コイル２２の巻回軸方向における底部コア８２３と電磁コイル２２との間の位置に、側部コア８２４と対向コア８２１とを磁気的に連結する中間コア８２５が設けてある。そして、中間コア８２５の一部に、磁気抵抗部８４が形成されている。

なお、以下において、電磁コイル２２の巻回軸方向を「Ｚ方向」といい、２つの側部コア８２４の対向方向を「Ｘ方向」ということがある。

プランジャ８３は、略円板状の磁性体部８３２と、磁性体部８３２の中央部からＺ方向に突出する突出部８３３とを有している。突出部８３３は樹脂よりなり、Ｚ方向の外方においてメインリレー２の可動接点部２４に連結されている（図示略）。

すなわち、第２の接点対２１ｂの可動接点部２４が第１のプランジャ８３ａと連動し、第１のプランジャ８３ａが対向コア８２１側に吸引された状態において、第２の接点対２１ｂの可動接点部２４が固定接点部２３と接触するよう構成されている。同様に、第１の接点対２１ａの可動接点部２４が第２のプランジャ８３ｂと連動し、第２のプランジャ８３ｂが対向コア８２１側に吸引された状態において、第１の接点対２１ａの可動接点部２４が固定接点部２３と接触するよう構成されている。

そして、２つのプランジャ８３を上述のように配置することにより、第１の接点対２１ａの可動接点部２４が固定接点部２３に近づく方向と第２の接点対２１ｂの可動接点部２４が固定接点部２３に近づく方向とが互いに反対方向となる。

プランジャ８３と対向コア８２１との間には、プランジャ８３を対向コア８２１から離れる方向へ付勢するプランジャ押圧部材８３１が設けてある。プランジャ押圧部材８３１は、例えばコイルばねによって構成することができる。
また、磁気抵抗部８４は、中間コア８２５の一部に形成されている。本例において、磁気抵抗部８４は、固定コア８２（中間コア８２５）の一部を磁路の方向に分断するギャップによって構成されている。磁気抵抗部８４を構成するギャップは、空隙（エアギャップ）としておいてもよいし、固定コア８２における磁路の方向に対して直交する断面の断面積を他の部分よりも小さくした小断面積部によって構成されていてもよい。また、固定コア８２よりも透磁率の低い低透磁率部材を配置してもよい。低透磁率部材としては、例えば樹脂を用いることができる。ギャップに樹脂等の低透磁率部材を配置した場合、磁気抵抗部８４をエアギャップによって構成した場合に比べ、固定コア８２の剛性を向上させることができる。

なお、本例における磁気抵抗部８４は、これに由来する磁気抵抗が、プランジャ８３が対向コア８２１から離間した状態の磁気抵抗よりも小さくなるように形成されている。

次に、本例のソレノイド装置８の作動の一例を説明する。
２個のプランジャ８３がいずれも対向コア８２１に吸引されていない状態（図５の状態）においては、２つの接点対２１がともに遮断状態となり、メインリレー２が両方遮断状態となる。

この状態から電磁コイル２２に通電し、電磁コイル２２の起磁力を徐々に大きくする。このとき、対向コア８２１と第１のプランジャ８３ａと中間コア８２５とを含む閉磁路と、第１のプランジャ８３ａと第２のプランジャ８３ｂとの双方と対向コア８２１とを含む閉磁路との２つの閉磁路が存在するが、より磁気抵抗の小さい、対向コア８２１と第１のプランジャ８３ａと中間コア８２５とを含む閉磁路に最初に磁束が形成され、第１のプランジャ８３ａが対向コア８２１に吸引される（図６の状態）。これにより、第１のプランジャ８３ａに連動して第２の接点対２１ｂの可動接点部２４が固定接点部２３と接触し、メインリレー２が片方通電状態となる。

この状態においては、第１のプランジャ８３ａと第２のプランジャ８３ｂとの双方と対向コア８２１とを含む閉磁路の磁気抵抗も小さくなる。また、中間コア８２５には磁気抵抗部８４が形成されているため、対向コア８２１と中間コア８２５と第１のプランジャ８３ａとを含む閉磁路に形成される磁束の大きさは制限される。そのため、片方通電状態からさらに電磁コイル２２の起磁力を大きくすると、第１のプランジャ８３ａと第２のプランジャ８３ｂとの双方を含む閉磁路にも十分な磁束が形成される。これにより、第２のプランジャ８３ｂも第１のプランジャ８３ａに続いて対向コア８２１に吸引され（図７の状態）、第２のプランジャ８３ｂに連動して第１の接点対２１ａの可動接点部２４が固定接点部２３と接触し、メインリレー２が両方通電状態となる。
そして、上記２つの閉磁路には、それぞれ十分な磁束が形成されるため、２つのプランジャ８３が対向コア８２１に吸引された複数吸引状態を、１個の電磁コイル２２への通電によって維持することができる。

このように、ソレノイド装置８は、複数吸引状態が１個の電磁コイル２２への通電によって維持されるよう構成されている。それゆえ、複数の電磁コイル２２を用いることなく、複数のプランジャ８３の吸引状態を維持することができるため、その消費電力を低減することができる。

また、磁気回路の一部には磁気抵抗部８４が設けてある。これにより、電磁コイル２２によって複数吸引状態を容易に実現することができる。すなわち、磁気抵抗部８４を磁気回路の適切な部位に設けることにより、電磁コイル２２によって生じる磁束を、磁気回路における複数のプランジャ８３のそれぞれを含む複数の閉磁路に適切に形成することが可能となる。それゆえ、１個の電磁コイル２２による複数吸引状態の維持を効果的に実現することができる。

これにより、２つの閉磁路に形成される磁束の大きさのばらつきを抑制することができる。その結果、電磁コイル２２に流す電流を特に大きくしなくても、２つのプランジャ８３を安定して吸引することができ、複数吸引状態を維持する際に消費する消費電力を抑制することができる。

特に、複数のプランジャ８３を固定コア８２へ吸引した状態を長時間維持する場合に、その消費電力を大幅に低減することができる。つまり、本例のように、直流電源１１と電源装置１２との間に接続されるメインリレー２にソレノイド装置８を用いる場合、電源装置１２の稼働時は、常にメインリレー２を両方通電状態に制御することとなる。メインリレー２を両方通電状態に保つためには、２つのプランジャ８３を固定コア８２へ吸引しておく複数吸引状態を保つ必要がある。つまり、電源装置１２の稼働時は、常時、複数吸引状態を保つ必要がある。それゆえ、１個の電磁コイル２２への通電で複数吸引状態を維持することができ、しかも、特に大きな電流を電磁コイル２２に流さなくても複数吸引状態を維持することができるということは、ソレノイド装置８の消費電力を大きく低減することができるということとなる。
また、本例のソレノイド装置８は、電磁コイル２２が１個であるため、製造コストの低減及び小型化が容易である。

また、本例のソレノイド装置８においては、磁気抵抗部８４が、固定コア８２の一部を磁路の方向に分断するギャップによって構成されている。磁気抵抗部８４は、上述したように磁路の方向に対して直交する断面の断面積を他の部分よりも小さくした小断面積部によって構成されていてもよいが、磁気抵抗部８４をギャップによって構成する場合には、小断面積部を設ける場合に比べ、磁気設計が容易となる。すなわち、小断面積部によって磁気抵抗部８４を構成する場合、１つの電磁コイル２２で複数のプランジャ８３を吸引保持するためには、先に吸引したプランジャ８３を含む閉磁路を飽和させる必要がある。

ここで、プランジャ８３の吸引しはじめにおいては小断面積部の磁気抵抗は小さいが、吸引完了付近においては、プランジャ８３と対向コア８２１との間のギャップが小さくなることにより、閉磁路全体の磁気抵抗が小さくなり、小断面積部における磁束密度が大きくなる。このとき、先に吸引したプランジャ８３を含む閉磁路が通過する小断面積部が磁気飽和して、磁気抵抗が高くなるようにする必要がある。つまり、１つの電磁コイル２２によって複数吸引状態を維持するのに適切な磁気抵抗を磁気回路にもたせるためには、磁気飽和の領域を的確に見定める必要がある。ところが、ＢＨカーブは固体差をもつため、個体差を考慮した磁気設計が必要となる。
これに対して、本例のように、ギャップによって磁気抵抗部８４を構成した場合、ギャップの距離と面積とによって一定の磁気抵抗値を容易に設計できるというメリットがある。

次に、本例の作用効果を説明する。電源システム１は、直流電源１１と、メインリレー２における２つの接点対２１と、サブリレー３と、コンデンサ１３とが上記特定の回路構成となるように接続されている。そして、メインリレー２は、電磁コイル２２の起磁力の大きさに応じて両方遮断状態、片方通電状態または両方通電状態のいずれかの状態をとるように構成されている。そのため、電源システム１は、図３及び図４に示すように、いずれかの接点対２１、３１が溶着している場合には、当該接点対を含む電流経路を形成させることができる。これにより、電源システム１は、かかる電流経路に電流を流し、接点対２１、３１が溶着している状態と、溶着していない状態との間で測定部４により得られる電気的特性値が異なるように構成されている。

そして、溶着判定部５は、電気的特性値（電流値）に基づいて、接点対２１、３１が溶着しているか否かを判定することができるよう構成されている。それ故、電源システム１は、接点対２１、３１が溶着しているか否かを判定することができる。

また、メインリレー２は、２つの接点対２１の通電状態と遮断状態との切り替えを共通の電磁コイル２２により行うことができる。それ故、メインリレー２は、２つの接点対２１に対してそれぞれ電磁コイル２２を設ける場合と比べて動作させる際の消費電力が低いものとなる。

また、測定部４は、直流電源１１、サブリレー３及び第２の接点対２１ｂを含む電流経路Ｐ１と、直流電源１１及び２つの接点対２１を含む電流経路Ｐ２との共通部分に配されている。そのため、電源システム１の部品点数を低減し、簡素な構成とすることができる。

また、サブリレー３に対して直列に接続された抵抗器７を有すると共に、サブリレー３と抵抗器７との直列体１６が第１の接点対２１ａに対して並列に接続されている。そのため、電源装置１２の起動時に流れる電流が過度に大きくなることを抑制し易くなり、電源装置１２の信頼性をより向上させることができる。

また、メインリレー２の接点対２１は、固定接点部２３と、電磁コイル２２の起磁力によって固定接点部２３に対して接離する可動接点部２４とを有しており、第１の接点対２１ａの可動接点部２４が固定接点部２３に近づく方向と第２の接点対２１ｂの可動接点部２４が固定接点部２３に近づく方向とが互いに反対方向である。そのため、振動によって両方の接点対２１が意図せず通電状態となることを防止しやすくなり、直流電源１１と電源装置１２とを遮断する動作をより確実に行うことができる。

以上のように、電源システム１は、接点対２１、３１の溶着の有無を検出する機能を具備するものとなり、消費電力の少ないリレーを用いることができる。

（実施例２）
本例は、サブリレー３に対して直列に接続された溶着検査コンデンサ６を有する電源システム１の例である。図８に示すように、本例の電源システム１は、サブリレー３と、溶着検査コンデンサ６と、抵抗器７との直列体１７が第１の接点対２１ａに対して並列に接続されている。なお、本例の溶着検査コンデンサ６はサブリレー３と抵抗器７との間に配されているが、サブリレー３、溶着検査コンデンサ６及び抵抗器７の順序を入れ替えることも可能である。

また、測定部４は、サブリレー３と正極配線１４との間の配線１４１上に配されている。かかる位置（測定点Ｂ）は、溶着検査コンデンサ６、サブリレー３及び第１の接点対２１ａを含む電流経路Ｐ３（図１０参照）と、溶着検査コンデンサ６、サブリレー３及び第２の接点対２１ｂを含む電流経路Ｐ４（図１２参照）との共通部分となる。

次に、本例の電源システム１の溶着検出動作について図９を参照しつつ説明する。なお、図９に示した溶着検出動作は、例えば、電源装置１２と直流電源１１とを遮断した直後に行うことができる。また、本例の電源システム１は、図２に示した溶着検出動作を行うことも可能である。

電源システム１は、まず、サブリレー３と第２の接点対２１ｂとの両方が通電状態となるように制御し、溶着検査コンデンサ６の充電を行う（ステップＳ１１）。溶着検査コンデンサ６への充電は、例えば、メインリレー２を両方通電状態に制御すると共にサブリレー３を通電状態に制御することにより、直流電源１１から電源装置１２への電力供給と並行して行うことができる。この場合には、電源装置１２と直流電源１１とを遮断し、電源装置１２への電力供給を終了したときに溶着検査コンデンサ６が充電された状態を得ることができる。

溶着検査コンデンサ６の充電が完了した後、サブリレー３が通電状態となり、メインリレー２が両方遮断状態となるようにサブリレー３及びメインリレー２を制御する（ステップＳ１２）。

次いで、溶着判定部５は、測定部４により得られる電流値に基づき、測定点Ｂに電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ１３）。このとき、メインリレー２の２つの接点対２１のうち少なくとも一方が溶着している場合には、サブリレー３を含む電流経路が形成される。

すなわち、第１の接点対２１ａが溶着している場合には、図１０に示すように、溶着検査コンデンサ６、サブリレー３の接点対３１、測定点Ｂ及び第１の接点対２１ａを含む電流経路Ｐ３が形成される。そして、溶着検査コンデンサ６の放電により、電流経路Ｐ３に電流が流れる。この時の電流は、例えば図１１に示すように、溶着検査コンデンサ６の放電に伴って次第に電流値が減衰する波形を呈する。

一方、第２の接点対２１ｂが溶着している場合には、図１２に示すように、直流電源１１、測定点Ｂ、サブリレー３の接点対３１、溶着検査コンデンサ６、コンデンサ１３及び第２の接点対２１ｂを通る電流経路Ｐ４が形成される。そして、直流電源１１の起電力等により、電流経路Ｐ４に電流が流れる。

それ故、ステップＳ１３において測定点Ｂに電流が流れていると判定された場合には（ステップＳ１３、「Ｙｅｓ」）、溶着判定部５は、第１の接点対２１ａ又は第２の接点対２１ｂのうち少なくとも一方が溶着していると判定し（ステップＳ１３１）、リレーの接点対が溶着したことを示す異常信号を出力する（ステップＳ１００）。その後、電源システム１は、溶着検出動作を完了する。

一方、ステップＳ４において測定点Ｂに電流が流れない場合には（ステップＳ１３、「Ｎｏ」）、溶着判定部５は、メインリレー２の２つの接点対２１は溶着していないと判定する（ステップＳ１４）。そして、電源システム１は、溶着検出動作を完了する。その他は実施例１と同様である。なお、図８〜図１２において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に説明しない限り実施例１と同様の構成要素等を表す。

次に、本例の作用効果を説明する。電源システム１は、サブリレー３に対して直列に接続された溶着検査コンデンサ６を有しており、サブリレー３と溶着検査コンデンサ６との直列体１７が第１の接点対２１ａに対して並列に接続されている。そのため、電源装置１２の起動に要する時間をより短縮することができる。

また、測定部４は、溶着検査コンデンサ６、サブリレー３及び第１の接点対２１ａを含む電流経路と、溶着検査コンデンサ６、サブリレー３及び第２の接点対２１ｂを含む電流経路との共通部分に配されている。そのため、電源システム１の部品点数を低減し、簡素な構成とすることができる。その他、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

なお、実施例１及び実施例２には、サブリレー３を正極配線１４側の接点対２１と並列に接続した例を示したが、サブリレー３を負極配線１５側の接点対２１と並列に接続してもよい。

また、実施例１及び実施例２には、サブリレー３に抵抗器７が直列接続された例を示したが、抵抗器７を設けない構成であっても、接点対２１の溶着の有無を検出することができる。

１ 電源システム
１１ 直流電源
１２ 電源装置
１３ コンデンサ
１４ 正極配線
１５ 負極配線
２ メインリレー
２１ 接点対
２２ 電磁コイル
３ サブリレー
４ 測定部
５ 溶着判定部
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 電流経路

Claims (6)

1. 直流電源（１１）と、
   該直流電源（１１）に接続される電源装置（１２）と、
   上記直流電源（１１）の正極と上記電源装置（１２）との間の正極配線（１４）及び上記直流電源（１１）の負極と上記電源装置（１２）との間の負極配線（１５）にそれぞれ設けられた接点対（２１、２１ａ、２１ｂ）を有するメインリレー（２）と、
   該メインリレー（２）と上記電源装置（１２）との間において上記正極配線（１４）と上記負極配線（１５）とを接続するコンデンサ（１３）と、
   ２つの上記接点対（２１、２１ａ、２１ｂ）のうち第１の上記接点対（２１ａ）に対して並列に接続されたサブリレー（３）と、
   いずれかの上記接点対（２１）を含む電流経路（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）上において電気的特性値を測定する測定部（４）と、
   上記電気的特性値に基づいて上記接点対（２１）の溶着の有無を判定する溶着判定部（５）と、
   上記メインリレー（２）及び上記サブリレー（３）の通電状態と遮断状態との切り替えを制御するリレー制御部とを有し、
   上記メインリレー（２）は、通電により磁力を発生する電磁コイル（２２）を有すると共に、該電磁コイル（２２）の起磁力の大きさに応じて、いずれの上記接点対（２１ａ、２１ｂ）も遮断状態となる両方遮断状態、第２の上記接点対（２１ｂ）のみが通電状態となる片方通電状態または２つの上記接点対（２１ａ、２１ｂ）が通電状態となる両方通電状態とのいずれかの状態となるよう制御可能に構成されていることを特徴とする電源システム（１）。
2. 上記測定部（４）は、上記直流電源（１１）、上記サブリレー（３）及び第２の上記接点対（２１ｂ）を含む電流経路（Ｐ１）と、上記直流電源（１１）及び２つの上記接点対（２１ａ、２１ｂ）を含む電流経路（Ｐ２）との共通部分（Ａ）に配されていることを特徴とする請求項１に記載の電源システム（１）。
3. 上記サブリレー（３）に対して直列に接続された溶着検査コンデンサ（６）を有すると共に、上記サブリレー（３）と上記溶着検査コンデンサ（６）との直列体（１７）が第１の上記接点対（２１ａ）に対して並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
4. 上記測定部（４）は、上記溶着検査コンデンサ（６）、上記サブリレー（３）及び第１の上記接点対（２１ａ）を含む電流経路（Ｐ３）と、上記溶着検査コンデンサ（６）、上記サブリレー（３）及び第２の上記接点対（２１ｂ）を含む電流経路（Ｐ４）との共通部分（Ｂ）に配されていることを特徴とする請求項３に記載の電源システム（１）。
5. 上記サブリレー（３）に対して直列に接続された抵抗器（７）を有すると共に、上記サブリレー（３）と上記抵抗器（７）との直列体（１６、１７）が第１の上記接点対（２１ａ）に対して並列に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 上記接点対（２１、２１ａ、２１ｂ）は、固定接点部（２３）と、上記電磁コイル（２２）の起磁力によって上記固定接点部（２３）に対して接離する可動接点部（２４）とを有しており、上記メインリレー（２）は、第１の上記接点対（２１ａ）の可動接点部（２４）が固定接点部（２３）に近づく方向と第２の上記接点対（２１ｂ）の可動接点部（２４）が固定接点部（２３）に近づく方向とが互いに反対方向であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム（１）。

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