JP2015156254A - 電源装置とこの電源装置を備える電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】無駄な電力を消費することなくプリチャージリレーの氷結を防止する。【解決手段】電源装置は、コンデンサー１が並列に接続されている負荷２に電力を供給するバッテリ３と、このバッテリ３と負荷２との間に電気的に接続してなる出力スイッチ４と、コンデンサー１をプリチャージする際に使用されるプリチャージリレー５Ａ及びプリチャージ抵抗５Ｂの直列回路からなるプリチャージ回路５とを備える。さらに電源装置は、出力スイッチ４をプリチャージリレー５Ａに熱結合状態に密着させて、出力スイッチ４での発熱をプリチャージリレー５Ａに熱伝導して、出力スイッチ４の発熱でプリチャージリレー５Ａを加温するようにしている。【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサーが並列に接続されている負荷にバッテリから電力を供給する電源装置であって、バッテリの出力側にプリチャージリレーとプリチャージ抵抗からなるプリチャージ回路を備える電源装置と、この電源装置を備える電動車両に関する。

電動車両に装備される電源装置は、車両側の負荷と並列にコンデンサーを接続している。この電源装置は、負荷の消費電力が大きくなってバッテリ電圧が低下する状態では、コンデンサーから負荷に電力を供給する。このため、コンデンサーとバッテリの両方から安定して負荷に電力を供給できる。負荷の消費電力が瞬間的に大きくなる車両用の電源装置においては、コンデンサーの静電容量を、例えば数千μＦと大きくしている。この電源装置は、コンデンサーをプリチャージすることなくコンタクタをオン状態に切り換えると、コンデンサーを充電するために大きな突入電流が流れる。過大な突入電流はコンタクタの接点を損傷する原因となる。コンタクタの接点を保護するために、コンタクタをオンに切り換えるのに先だって、あらかじめコンデンサーを充電、すなわちプリチャージするプリチャージ回路を設けている。プリチャージ回路は、プリチャージリレーと直列にプリチャージ抵抗を接続して、プリチャージ抵抗でコンデンサーのチャージ電流を小さく制限している。このプリチャージ回路でコンデンサーをプリチャージした後、コンタクタをオンに切り換えて、コンタクタの接点が溶着する弊害を防止している。

以上の電源装置のプリチャージリレーは、コンデンサーを充電するときに限ってオン状態に切り換えられ、その他の状態では常にオフに保持される。
オフ状態に保持されている際のプリチャージリレーは、接点等の可動部分に空気中の水分が結露によって付着し、さらに結露水が氷結してオン状態に切り換えできなくなることがある。たとえば、車両に装備される電源装置のプリチャージリレーは、厳寒期に車両を短時間走行して停止した状態で氷結することがある。

以上の状態は、車両に搭載する電源装置で発生するが、他の電源装置にあっても、厳寒時においては、プリチャージリレーに空気中の水分が結露によって付着し、付着する結露水が氷結することはある。

以上のように、オフ状態にあるプリチャージリレーの接点や可動部分が氷結すると、オン状態に切り換えできなくなることがある。氷結が可動部分の運動を阻止し、あるいは接点に付着して、対向する接点の接触を阻止するからである、氷結してプリチャージリレーがオン状態に切り換えできなくなると、負荷のコンデンサーはプリチャージされなくなる。コンタクタは、コンデンサーをプリチャージした状態でオン状態に切り換えられるので、コンデンサーがプリチャージできないと、コンタクタをオン状態に切り換えできず、バッテリから負荷に電力を供給できない。このため、プリチャージリレーが氷結すると、電源装置は使用できない状態に保持される。

以上の弊害を防止するために、温度が低い状態では、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後、プリチャージリレーを所定の時間オン状態に保持してオフに切り換える装置が開発されている。（特許文献１参照）

この装置は、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後も、所定の時間は、プリチャージリレーをオン状態に保持して、プリチャージリレーが冷却されるのを防止する。この装置は、プリチャージリレーをオン状態に保持して、氷結を防止できるが、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後もプリチャージリレーをオン状態に保持するために無駄に電力を消費する欠点がある。車両用の電源装置にあっては、イグニッションスイッチのオフ状態では、プリチャージリレーをオン状態に保持するために電力を消費するバッテリを充電できないので、バッテリが過放電されやすい欠点がある。バッテリの過放電を防止するために、イグニッションスイッチオフ後におけるプリチャージリレーのオン状態を中止すると、プリチャージリレーが氷結しやすくなる欠点がある。

さらに、氷結を解消するために、リレーの励磁コイルに電圧印加と停止とを繰り返して、氷結箇所に振動を与える装置（特許文献２参照）も開発されている。

特開２００９−１９６４５５号公報 特開２００７−１６５４０６号公報

特許文献２に記載される装置は、リレーが氷結する状態において、氷結箇所に振動を与えることで氷結を解消することができる。ただ、この装置は、プリチャージリレーの氷結を未然に阻止することはできない。

本発明は、この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、無駄な電力を消費することなくプリチャージリレーの氷結を防止できる電源装置とこの電源装置を備える電動車両を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の電源装置は、コンデンサー１が並列に接続されている負荷２に電力を供給するバッテリ３と、このバッテリ３と負荷２との間に電気的に接続してなる出力スイッチ４と、前記コンデンサー１をプリチャージする際に使用されるプリチャージリレー５Ａ及びプリチャージ抵抗５Ｂの直列回路からなるプリチャージ回路５とを備える。電源装置は、出力スイッチ４をプリチャージリレー５Ａに熱結合状態に密着させて、出力スイッチ４での発熱をプリチャージリレー５Ａに熱伝導して、出力スイッチ４の発熱でプリチャージリレー５Ａを加温するようにしている。

以上の電源装置は、無駄な電力を消費することなくプリチャージリレーの氷結を防止できる。それは、出力スイッチでプリチャージリレーを加温して、プリチャージリレーの氷結を防止するからである。出力スイッチは、バッテリから負荷に電力を供給する状態でオン状態に保持される。オン状態にある出力スイッチは通電されて発熱する。本発明の電源装置は、出力スイッチの発熱をプリチャージリレーに熱伝導して、プリチャージリレーを加温する。したがって、プリチャージリレーが速やかに加温されて氷結を効果的に防止できる。

本発明の電源装置は、出力スイッチ４をコンタクタ３４とすることができる。
出力スイッチであるコンタクタは、バッテリから負荷に電力を供給するオン状態において、接点の接触抵抗によるジュール熱で発熱し、さらに励磁コイルの消費電力でも発熱する。とくに、コンタクタは、バッテリから負荷に電力を供給するのでプリチャージリレーよりも通電電流が大きく、ジュール熱による発熱は大きくなる。さらに、コンタクタは、通電電流の大きい接点をオンオフに切り換えるために励磁コイルの消費電力も大きくて発熱が大きくなる。したがって、以上の電源装置は、発熱量の大きいコンタクタからプリチャージリレーに熱伝導して、プリチャージリレーをより効果的に加温することで、氷結を効果的に防止できる。

本発明の電源装置は、コンタクタ３４のケース６を、外気の侵入を遮断する密閉ケースとして、この密閉ケースに接点を配置する構造とすることができる。この電源装置は、コンタクタの氷結をも確実に阻止できる特徴がある。

本発明の電源装置は、出力スイッチ４とプリチャージリレー５Ａのケース６、１６を、各々平面を有する形状として、出力スイッチ４とプリチャージリレー５Ａを、ケース６、１６の平面で面接触させて熱結合状態とすることができる。

以上の電源装置は、出力スイッチからプリチャージリレーに効果的に熱伝導して、プリチャージリレーの氷結をより効果的に阻止できる。それは、出力スイッチとプリチャージリレーとを面接触状態として、広い面積で熱結合状態にできるからである。

本発明の電源装置は、出力スイッチ４が、バッテリ３のプラス側出力端子３９Ａに接続してなるプラス側出力スイッチ４Ａと、マイナス側出力端子３９Ｂに接続してなるマイナス側出力スイッチ４Ｂとを備えて、プラス側出力スイッチ４Ａとマイナス側出力スイッチ４Ｂとの間にプリチャージリレー５Ａを挟着して、出力スイッチ４とプリチャージリレー５Ａとを熱結合状態に固定することができる。

以上の電源装置は、プリチャージリレーの氷結をより確実に阻止できる特徴がある。それは、プリチャージリレーが両側の出力スイッチで効果的に加温されるからである。

本発明の電源装置は、電動車両に搭載される電源装置として、バッテリ３から電力が供給される負荷２を、車両を走行させるモータ７と、このモータ７にバッテリ３から電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータ８とを備える車両負荷とすることができる。

以上の電源装置は、車両に搭載されてプリチャージリレーの氷結を確実に阻止して、プリチャージリレーが氷結して車両が走行できなくなる状態を解消できる。

本発明の電動車両は、上記のいずれかに記載の電源装置１０と、この電源装置１０から電力供給される走行用のモータ７と、電源装置１０及びモータ７を搭載してなる車両本体４０と、モータ７で駆動されて車両本体４０を走行させる車輪４１とを備えている。

以上の電動車両は、無駄な電力を消費することなく、電源装置に装備されるプリチャージリレーの氷結を防止できる。それは、出力スイッチでプリチャージリレーを加温して、プリチャージリレーの氷結を防止するからである。電源装置の出力スイッチは、バッテリから負荷に電力を供給する状態でオン状態に保持される。オン状態にある出力スイッチは通電されて発熱する。本発明の電動車両は、装備する電源装置において、出力スイッチの発熱をプリチャージリレーに熱伝導して、プリチャージリレーを加温する。したがって、プリチャージリレーを速やかに加温して氷結を効果的に防止できる。

本発明の実施の形態に係る電源装置のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る出力スイッチとプリチャージリレーの固定状態を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る出力スイッチとプリチャージリレーの固定状態を示す平面図である。 本発明の他の実施の形態に係る出力スイッチとプリチャージリレーの固定状態を示す平面図である。 本発明の他の実施の形態に係る出力スイッチとプリチャージリレーの固定状態を示す垂直断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る出力スイッチとプリチャージリレーの固定状態を示す垂直断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置とこの電源装置を備える電動車両を例示するものであって、本発明は、電源装置とこの電源装置を備える電動車両を以下のものに特定しない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

図１に、本発明に係る電源装置の一例として、ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、電気自動車の駆動用モータを負荷とする、電動車両に適用した例を示す。なお、本発明の電源装置は、電動車両に限られず、モータを用いた負荷、例えばロボットや産業用生産機械に適用できる。また、モータに限られず、コンデンサーを並列に接続している負荷に電力を供給する全ての電源装置に利用できる。

図１は、電源装置１０を装備する電動車両を示す。図に示す電動車両は、車両を走行させる走行用のモータ７と、このモータ７に電力を供給する電源装置１０と、電源装置１０のバッテリ３を充電する発電機１１と、モータ７、電源装置１０、及び発電機１１を搭載してなる車両本体４０と、モータ７で駆動されて車両本体４０を走行させる車輪４１とを備えている。電源装置１０は、バッテリ３と、出力スイッチ４と、プリチャージ回路５とを備える。車両の負荷２は、コンデンサー１を並列に接続している。負荷２は、ＤＣ／ＡＣインバータ８の出力側に、車両を走行させるモータ７と発電機１１とを接続している。

バッテリ３は、車両を走行させるモータ７にＤＣ／ＡＣインバータ８を介して電力を供給する。また、バッテリ３は、ＤＣ／ＡＣインバータ８を介して発電機１１で充電される。バッテリ３は、複数の素電池を直列に接続して出力電圧を高くしている。また、バッテリ３は、複数の素電池を並列に接続して充電容量を大きくしている。素電池は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等の非水電解質電池、あるいはニッケル水素電池などの二次電池である。ただし、素電池には、全ての二次電池を使用することができる。

なお、上記の例では、電源装置１０で駆動する負荷２として、ＤＣ／ＡＣインバータ８を介してモータ７を接続しているが、直流モータなど、直流駆動可能な負荷を直接接続する場合は、ＤＣ／ＡＣインバータを省略することもできる。また、直流で駆動される負荷は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を供給することもできる。

出力スイッチ４は、バッテリ３と負荷２との間に電気的に接続されるスイッチである。この出力スイッチ４は、制御回路１２でオンオフに制御されて、バッテリ３と負荷２との通電状態を制御している。図に示す出力スイッチ４は、バッテリ３の正極側と、プラス側出力端子３９Ａとの間に接続してなるプラス側出力スイッチ４Ａと、バッテリ３の負極側と、マイナス側出力端子３９Ｂとの間に接続してなるマイナス側出力スイッチ４Ｂとからなる。ただ、電源装置は、必ずしも正負の出力側に出力スイッチ４を接続する必要はなく、一方の出力側に出力スイッチを接続することもできる。図に示す電源装置は、出力スイッチ４をコンタクタ３４としている。コンタクタ３４は、励磁コイル９に通電してオンに切り換えられる接点を有するリレーである。ただ、出力スイッチには、リレーに替えて、半導体スイッチング素子等の通電状態をオンオフに制御できる他のスイッチも使用できる。以下、出力スイッチとしてコンタクタを備える電源装置について詳述する。

コンタクタ３４は、ケース６に固定接点と可動接点とを配置して、可動接点を励磁コイル９で往復運動させてオンオフに切り換える。ケース６は外気の侵入を遮断する密閉ケースで、内部に気体を充填している。ケース６に充填される気体は水素である。水素は、ケース６内に外気が侵入するのを阻止すると共に、接点のアークを少なくする。ただし、密閉ケースには水素に代わって、他の気体、たとえば窒素や不活性ガスなどを充填することもできる。また、コンタクタは、必ずしも密閉ケースとする必要はない。コンタクタ３４は、バッテリ３から負荷２に電力を供給する状態では常にオン状態に保持される。したがって、オン状態においては、接点の接触抵抗によるジュール熱と励磁コイル９の消費電力による発熱で加温されて、氷結が防止される。

図１の電源装置１０は、バッテリ３のプラス側とマイナス側の両方の出力側に、それぞれプラス側コンタクタ３４Ａ及びマイナス側コンタクタ３４Ｂを接続して、プラス側コンタクタ３４Ａ及びマイナス側コンタクタ３４Ｂを介して車両側の負荷２に接続している。プラス側コンタクタ３４Ａは、バッテリ３の正極側と、プラス側出力端子３９Ａとの間に接続され、マイナス側コンタクタ３４Ｂは、バッテリ３の負極側と、マイナス側出力端子３９Ｂとの間に接続されている。プラス側コンタクタ３４Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂは、制御回路１２に制御されて、接点がオンオフに切り換えられる。

プリチャージ回路５は、プリチャージ抵抗５Ｂとプリチャージリレー５Ａを備えており、コンタクタ３４に並列に接続されている。図１に示す電源装置では、プリチャージリレー５Ａとプリチャージ抵抗５Ｂの直列回路からなるプリチャージ回路５が、プラス側コンタクタ３４Ａと並列に接続されている。このプリチャージ回路５は、プラス側コンタクタ３４Ａをオンに切り換えるのに先だって、車両側に接続している大容量のコンデンサー１をプリチャージして、プラス側コンタクタ３４Ａの接点に流れるチャージ電流を減少させる。プリチャージ抵抗５Ｂにより、コンデンサー１をプリチャージする電流が制限されるからである。プリチャージ回路５は、プリチャージリレー５Ａの接点をオンに切り換えて、コンデンサー１をプリチャージする。プリチャージリレー５Ａは、制御回路１２に制御されて、接点がオンオフに切り換えられる。

図１の電源装置１０は、プラス側コンタクタ３４Ａの接点をオフに保持して、マイナス側コンタクタ３４Ｂの接点をオンに切り換え、この状態でプリチャージリレー５Ａの接点をオンに切り換えて、プリチャージ回路５でコンデンサー１をプリチャージする。もしくはプラス側コンタクタ３４Ａの接点をオフに保持して、プリチャージリレー５Ａの接点をオンに切り換え、この状態でマイナス側コンタクタ３４Ｂの接点をオンに切り換えて、プリチャージ回路５でコンデンサー１をプリチャージする。

コンデンサー１がプリチャージされると、プラス側コンタクタ３４Ａの接点をオフからオンに切り換えて、バッテリ３を車両側の負荷２に接続する。この状態で、電源装置１０から負荷２に電力を供給できる状態、すなわちバッテリ３でモータ７を駆動して車両を走行できる状態とする。

オン状態のプラス側コンタクタ３４Ａ及びマイナス側コンタクタ３４Ｂの接点をオフに切り換えるときは、両方を同時にオフにする。もしくは、コンタクタ３４の溶着検出を容易にするために、プラス側コンタクタ３４Ａ及びマイナス側コンタクタ３４Ｂを、時間差を以ってオフにしても良い。

制御回路１２は、車両側の車両側ＥＣＵ（図示せず）からのリクエスト信号でプラス側コンタクタ３４Ａ、マイナス側コンタクタ３４Ｂ及びプリチャージリレー５Ａの接点をオンオフに制御する。車両側ＥＣＵは、車両のメインスイッチであるイグニッションスイッチ（図示せず）がオンに切り換えられる状態、すなわち車両を走行させる状態で、プラス側コンタクタ３４Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂをオン状態として、バッテリ３から車両側に電力を供給できる状態とする。このとき、前述したように、プリチャージ回路５で車両側のコンデンサー１をプリチャージした後、プラス側コンタクタ３４Ａをオンに切り換える。イグニッションスイッチがオフに切り換えられると、制御回路１２はプラス側コンタクタ３４Ａ及びマイナス側コンタクタ３４Ｂをオフに切り換える。

プリチャージリレー５Ａは、オン状態に切り換えられてコンデンサー１をプリチャージする。プリチャージリレー５Ａは、コンデンサー１をプリチャージするときに、プリチャージ抵抗５Ｂで制限する充電電流を流す。コンデンサー１をプリチャージするときに限って制限された電流を流すプリチャージリレー５Ａは、ケース１６を密閉構造とせず、ケース１６内に外気が侵入して結露し、また結露水が氷結することがある。たとえば、プリチャージリレーの氷結は、厳寒期に車両を短時間走行して停止した状態、すなわち、車両の走行時間が短く、停止時間が長くなる状態で生じやすくなる。この状態は、プリチャージリレーは充分に暖められずに冷たい状態にあるが、エンジンやコンタクタに加温される空気は温度が上昇し、水分を気化させて空気中に水蒸気として含まれる水分量が多くなる。エンジンは燃焼ガスで加温され、コンタクタは大電流で加温されて空気温度を上昇させて、空気中の水分量を多くする。加温された空気中に含まれる水分が多くなるのは、相対湿度が低下して水分を気化させやすくなるからである。水分量の多い空気が、冷えたプリチャージリレーに接触して冷却されると、過飽和な状態となって結露する。さらに、結露した水分は、０℃以下に冷やされると氷結する。

本実施形態では、プリチャージリレー５Ａの氷結を防止するために、プリチャージリレーは、図１に示すように、コンタクタ３４に熱結合状態となるために、具体的には密着するように固定されて、コンタクタ３４の発熱をプリチャージリレー５Ａに熱伝導し、コンタクタ３４でプリチャージリレー５Ａを加温する。図１では、一例として、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａは、ケース６、１６の外形を、外面に平面のある箱形としている。

このコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａは、ケース６、１６の平面を面接触状態に密着させて熱結合状態に固定している。この構造は、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとの接触面積を大きくして、コンタクタ３４の発熱を効率よくプリチャージリレー５Ａに熱伝導できる。プリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４は、その間に熱伝導シートや熱伝導率ペーストからなる熱伝導層１３を挟んで、熱結合状態に密着させる。この構造は、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとの熱結合状態を理想的な状態として、コンタクタ３４の発熱をより効果的にプリチャージリレー５Ａに熱伝導できる。熱伝導シートは、弾性変形してコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａの平面に広い面積で面接触状態に密着する。熱伝導ペーストは、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａの平面に隙間なく密着して、熱結合状態を理想的な状態とする。ただし、コンタクタとプリチャージリレーとは熱伝導層を介することなく、ケースを直接に面接触状態に密着させて、熱結合状態に固定することもできる。

図１のプリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４は、ケース１６、６の外形を四角形の箱形として、プリチャージリレー５Ａの両側に一対のコンタクタ３４を配置している。この固定構造は、一対のコンタクタ３４の間にプリチャージリレー５Ａを挟着して、プリチャージリレー５Ａの両側に、コンタクタ３４を熱結合状態に固定する。プリチャージリレー５Ａの両側に配置される一対のコンタクタ３４は、プラス側コンタクタ３４Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂである。この固定構造は、両側のコンタクタ３４の発熱を効率よくプリチャージリレー５Ａに熱伝導できる。このため、プリチャージリレー５Ａが両側から加温されて、氷結をより確実に阻止できる特徴がある。さらに、ケース１６の両側にコンタクタ３４のケース６を密着しているプリチャージリレー５Ａは、両側のコンタクタ３４のケース６で、ケース１６の両面を密閉できる。このプリチャージリレー５Ａは、プリチャージリレー５Ａのケース１６両側にコンタクタ３４を密閉させて、コンタクタ３４でもってプリチャージリレー５Ａのケース１６両面を密閉して、ここから空気が侵入するのを防止できる。このため、この構造は、プリチャージリレー５Ａのケース１６内に侵入する空気量を制限して、結露と氷結をより効果的に防止できる。

さらに、図１に示すプリチャージリレー５Ａとプラス側コンタクタ３４Ａは、互いに並列に接続するために、プリチャージリレー５Ａの固定接点とプラス側コンタクタ３４Ａの固定接点とを、接続リード３３を介して接続している。とくに、図に示すように、プリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４とを接近させて固定する構造では、接続リード３３を短くできる特徴がある。このように、短くできる接続リード３３は、放熱を少なくしながらコンタクタ３４に熱結合されるので、プリチャージリレー５Ａが冷却されるのを効果的に抑制できる特徴がある。

図２から図６は、プリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４とを密着させて固定する構造を示す。図２は、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂの積層体１４を、バインドバー１５とエンドプレート１７からなる固定具で密着状態に固定している。バインドバー１５は、両端をＬ字状に内側に折曲して折曲片１８を設けている。折曲片１８は先端を内側に突出する係止部１９を設けている。エンドプレート１７は、バインドバー１５の係止部１９を引っ掛けて外れないように連結する係止凹部２０を設けている。この構造の固定具は、一対のバインドバー１５を、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂの積層体１４の両側に配置し、折曲片１８の先端に設けている係止部１９をエンドプレート１７の係止凹部２０に案内して、積層体１４を密着状態に固定する。バインドバー１５は、係止部１９をエンドプレート１７の係止凹部２０に案内する状態で、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂとを面接触状態に密着する長さとしている。

この固定構造は、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂとを、互いの境界面において面接触状態に密着させる状態で確実に固定できる。とくに、一対のバインドバー１５で両側から保持することで、互いに隣接するコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとの位置ずれを阻止しながら、一対のバインドバー１５を熱伝導部材に兼用して、両側のコンタクタ３４の熱をプリチャージリレー５Ａの両側面に伝導させて効果的に加熱できる。

図３は、コンタクタ３４の両側に突出部２１を設けて、突出部２１に止ネジ２２を挿通し、止ネジ２２にナット３２をねじ込んで、一対のコンタクタ３４でプリチャージリレー５Ａを挟着して、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂとを熱結合状態に密着するように固定している。
この固定構造は、ナット３２を締め付けて、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとを理想的な状態に密着できる。

図４は、ガイド凸条２３とガイド溝２４からなる連結構造で、プリチャージリレー５Ａと一対のコンタクタ３４とを熱結合状態に連結している。この連結構造は、プリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４の対向面に、ガイド凸条２３と、このガイド凸条２３を挿通して、連結するガイド溝２４とを設けている。図４の連結構造は、コンタクタ３４にガイド凸条２３を設けて、プリチャージリレー５Ａにガイド溝２４を設けている。また、ガイド凸条２３とガイド溝２４は、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａの上下方向に延びるように設けている。この連結構造は、プリチャージリレーにガイド凸条を設けて、コンタクタにガイド溝を設けることができる。また、ガイド凸条とガイド溝は、ガイド凸条とガイド溝の延長方向に摺動させて連結できる全ての構造とすることができる。
この連結構造は、ガイド凸条をガイド溝に案内することで、コンタクタとプリチャージリレーとを簡単に熱結合状態に連結できる。

図５の連結構造は、一対のコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとを固定フレーム２５に連結して、熱結合状態に固定している。固定フレーム２５は、一対のコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａの積層体１４を挿通して、密着状態に固定できる対向壁２６を設けている。対向壁２６は、ここに積層体１４を挿入して、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂとを熱結合状態に密着できる間隔としている。さらに、図の対向壁２６は、抜け止め係止部２７を上端に設けている。この抜け止め係止部２７を引っ掛ける引掛部２８をコンタクタ３４の外側面に設けている。

この連結構造は、対向壁２６の間に一対のコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとの積層体１４を挿入して、プリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４とを熱結合状態に密着して固定フレーム２５に固定できる。さらに、この連結構造は、固定フレーム２５を熱伝導部材に兼用して、両側のコンタクタ３４の熱をプリチャージリレー５Ａに伝導させて効果的に加熱できる。

さらに、図６の連結構造は、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａを固定ネジ２９でベースフレーム３０に固定して、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとを熱結合状態に密着して固定している。コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａは、固定ネジ２９を挿入する貫通孔のある止め部３１を両側に突出して設けている。この連結構造は、止め部３１の貫通孔に固定ネジ２９を挿入し、これをベースフレーム３０にねじ込んコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとをベースフレーム３０とに固定して、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとを熱結合状態に固定する。

この連結構造は、簡単な構造で一対のコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとを密着状態でベースフレーム３０に固定して熱結合状態に固定できる。また、プリチャージリレー５Ａのケース１６の一面にベースフレーム３０を密着させることで、このベースフレーム３０でもってプリチャージリレー５Ａのケース１６の一面を密閉して、ここからプリチャージリレー５Ａのケース１６内に空気が侵入するのを制限して、結露と氷結をより効果的に防止できる。さらに、この連結構造は、ベースフレーム３０を熱伝導部材に兼用して、両側のコンタクタ３４の熱を、ベースフレーム３０を介してプリチャージリレー５Ａに伝導させて効果的に加熱できる。

本発明の電源装置は、コンデンサーを並列に接続している負荷にバッテリから電力を供給する用途に好適に使用でき、また負荷と並列にコンデンサーを接続してなる電動車両に好適に利用できる。

１…コンデンサー
２…負荷
３…バッテリ
４…出力スイッチ
４Ａ…プラス側出力スイッチ
４Ｂ…マイナス側出力スイッチ
５…プリチャージ回路
５Ａ…プリチャージリレー
５Ｂ…プリチャージ抵抗
６…ケース
７…モータ
８…ＤＣ／ＡＣインバータ
９…励磁コイル
１０…電源装置
１１…発電機
１２…制御回路
１３…熱伝導層
１４…積層体
１５…バインドバー
１６…ケース
１７…エンドプレート
１８…折曲片
１９…係止部
２０…係止凹部
２１…突出部
２２…止ネジ
２３…ガイド凸条
２４…ガイド溝
２５…固定フレーム
２６…対向壁
２７…抜け止め係止部
２８…引掛部
２９…固定ネジ
３０…ベースフレーム
３１…止め部
３２…ナット
３３…接続リード
３４…コンタクタ
３４Ａ…プラス側コンタクタ
３４Ｂ…マイナス側コンタクタ
３９Ａ…プラス側出力端子
３９Ｂ…マイナス側出力端子
４０…車両本体
４１…車輪

Claims (7)

1. コンデンサーが並列に接続されている負荷に電力を供給するバッテリと、このバッテリと負荷との間に電気的に接続してなる出力スイッチと、前記コンデンサーをプリチャージする際に使用されるプリチャージリレー及びプリチャージ抵抗の直列回路からなるプリチャージ回路とを備える電源装置であって、
   前記出力スイッチが前記プリチャージリレーに熱結合状態に配置されて、前記出力スイッチでの発熱を前記プリチャージリレーに熱伝導するようにしてなることを特徴とする電源装置。
2. 前記出力スイッチがコンタクタである請求項１に記載される電源装置。
3. 前記コンタクタが、外気を遮断してなる密閉ケースに接点を配置してなる請求項２に記載される電源装置。
4. 前記出力スイッチと前記プリチャージリレーのケースが各々平面を有する形状で、前記出力スイッチと前記プリチャージリレーとが前記の各平面を面接触させて熱結合状態にある請求項１から３のいずれかに記載される電源装置。
5. 前記出力スイッチが、前記バッテリのプラス側出力端子に接続してなるプラス側出力スイッチと、マイナス側出力端子に接続してなるマイナス側出力スイッチとを備え、前記プラス側出力スイッチと前記マイナス側出力スイッチとの間に前記プリチャージリレーを挟着して、前記出力スイッチと前記プリチャージリレーとを熱結合状態に固定してなる請求項１から４のいずれかに記載される電源装置。
6. 電動車両に搭載される電源装置であって、前記バッテリから電力が供給される負荷を、車両を走行させるモータと、このモータに前記バッテリから電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータとを備える車両負荷とする請求項１から５のいずれかに記載される電源装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の電源装置と、該電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることを特徴とする電源装置を備える電動車両。

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