JP2022152346A - リレー装置及び検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】リレー装置が実際にオン状態かオフ状態かを検知する。【解決手段】複数の固定接点３１、３２と、電流が流れることにより磁力を発生するコイル３３と、コイルが磁力を発生しているか否かにより、複数の固定接点３１、３２に接触している第１状態と、複数の固定接点３１、３２に接触していない第２状態と、を切り替える可動接点３５と、可動接点３５が第１状態である場合と、可動接点３５が第２状態である場合とで、押された状態と押されていない状態とで異なる電圧の信号を出力する検出デバイス３６と、を有する。【選択図】図３

Description

電源と負荷とを接続又は切断するリレー装置及び当該リレー装置がオン状態であるかオフ状態であるかを検出する検出システムに関する。

バッテリ等の電源とインバータとを切断可能に接続するリレー装置を設けることが行われている（例えば、特許文献１）。特許文献１においては、インバータに連結された出力端子に高電圧バッテリから高電圧を印加又は遮断する高電圧リレーを設け、制御ボードにおいてこの高電圧リレーのオン状態及びオフ状態を制御することが記載されている。

特開２０１２－８５５０４号公報

制御ボードが高電圧リレーのオン状態及びオフ状態を制御する信号を発してから実際に高電圧リレーがオン状態又はオフ状態になるまでタイムラグが発生することがある。このような場合に、特許文献１の技術では、高電圧リレーが実際にはオン状態であるかオフ状態であるかを即時に検知することができないという問題があった。

本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、リレー装置が実際にオン状態であるかオフ状態であるかを即時に検知する技術を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様のリレー装置は、複数の固定接点と、電流が流れることにより磁力を発生するコイルと、前記コイルが前記磁力を発生しているか否かにより、前記複数の固定接点に接触している第１状態と、前記複数の固定接点に接触していない第２状態と、を切り替える可動接点と、前記可動接点が前記第１状態である場合と、前記可動接点が前記第２状態である場合とで、押された状態と押されていない状態とで異なる電圧の信号を出力する検出デバイスと、を有する。

前記検出デバイスは、前記第２状態において前記可動接点に押された状態になってもよい。前記検出デバイスは、前記第２状態において、当該検出デバイスが発する光が前記可動接点で反射された反射光を受光し、受光した当該反射光の強度に基づく電圧の前記信号を出力してもよい。

前記検出デバイスは、前記複数の固定接点に接続された電源とは異なる補助電源から供給される電力により前記信号を出力してもよい。

本発明の第２の態様の検出システムは、リレー装置と、当該リレー装置を制御する制御装置とを有する検出システムであって、前記リレー装置は、複数の固定接点と、電流が流れることにより磁力を発生するコイルと、前記コイルが前記磁力を発生しているか否かにより、前記複数の固定接点に接触している第１状態と、前記複数の固定接点に接触していない第２状態と、を切り替える可動接点と、前記可動接点が前記第１状態である場合と、前記可動接点が前記第２状態である場合とで、押された状態と押されていない状態とで異なる電圧の信号を出力する検出デバイスと、を有し、前記制御装置は、前記コイルに流す電流を制御することにより前記可動接点を移動させる移動制御部と、前記可動接点が前記第２状態になるように前記移動制御部が前記コイルに流す電流を制御した後の所定時間以内に、前記可動接点が前記第２状態であることに対応する電圧の信号を前記検出デバイスが出力していない場合に、警告情報を出力する出力部と、を有する。

本発明によれば、リレー装置が実際にオン状態かオフ状態かを検知することができるという効果を奏する。

実施形態の検出システムの概要を示す図である。 Ｐリレーの構成を示す。 Ｐリレーの構成を示す。 検出システムの主要な構成を示す。

［検出システムＳの概要］
図１は、本実施形態の検出システムＳの概要を示す図である。検出システムＳは、バッテリ１、インバータ２、Ｐリレー３、Ｎリレー４、プリチャージリレー５、プリチャージ抵抗６、制御装置７を備える。

バッテリ１は、例えば、電気自動車に搭載されたリチウムイオン電池である。インバータ２は、バッテリ１が供給する直流電流を交流電流に変換する。Ｐリレー３は、電気回路のオンオフを切り替えるリレー装置である。Ｐリレー３は、例えば、バッテリ１の高電圧側の出力端子と、インバータ２との間に配置される。Ｐリレー３は、オン状態では、バッテリ１の高電圧側の出力端子と、インバータ２との間を接続する。Ｐリレー３は、オフ状態では、バッテリ１の高電圧側の出力端子と、インバータ２との間を切断する。

Ｎリレー４は、電気回路のオンオフを切り替えるリレー装置である。Ｎリレー４は、バッテリ１の低電圧側の出力端子と、インバータ２との間に配置される。Ｎリレー４は、オン状態では、バッテリ１の低電圧側の出力端子と、インバータ２との間を接続する。Ｎリレー４は、オフ状態では、バッテリ１の低電圧側の出力端子と、インバータ２との間を切断する。Ｐリレー３及びＮリレー４の両方がオン状態であるときには、バッテリ１とインバータ２の回路が繋がる。Ｐリレー３及びＮリレー４のいずれか一方がオフ状態であるときには、バッテリ１とインバータ２の回路は繋がっていない状態である。

プリチャージリレー５は、電気回路のオンオフを切り替えるリレー装置である。プリチャージリレー５は、バッテリ１の高電圧側の出力端子と、インバータ２との間にＰリレー３と並列に配置される。プリチャージリレー５は、Ｎリレー４がオン状態に切り替えられた後に、Ｐリレー３がオン状態になる前にオン状態に切り替えられる。このとき、プリチャージ抵抗６を介してインバータ２のコンデンサが充電されることにより、Ｐリレー３がオン状態に遷移した際に突入電流が発生することを抑制する。

制御装置７は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御装置７は、Ｐリレー３、Ｎリレー４及びプリチャージリレー５等のリレー装置を制御する。制御装置７は、これらのリレー装置のオン状態とオフ状態との切り替えを制御する。制御装置７は、Ｐリレー３の内部に設けられた後述の検出デバイスが出力する信号の電圧に基づいて、Ｐリレー３が実際にオン状態かオフ状態かを判定する。このようにして、制御装置７は、Ｐリレー３がオン状態とオフ状態とのどちらの状態であるかをすぐに検知することができる。制御装置７は、所定時間以内に検出デバイス３６の出力信号が受信できない場合に警告情報を出力することもできる。

［Ｐリレー３の構成］
図２及び図３は、Ｐリレー３の構成を示す。Ｐリレー３は、複数の固定接点３１及び３２、コイル３３、バネ３４、可動接点３５及び検出デバイス３６を備える。図２は、可動接点３５が複数の固定接点３１及び３２に接触している第１状態を示す。図３は、可動接点３５が複数の固定接点３１及び３２に接触していない第２状態を示す。

固定接点３１は、バッテリ１の高電圧側の出力端子に接続される。固定接点３２は、インバータ２に接続される。コイル３３は、電流が流れることにより磁力を発生する。図２の例では、コイル３３は、磁力を発生させることにより、可動接点３５を押し上げる。

可動接点３５は、導電性部材からなる。可動接点３５は、コイル３３が発生する磁力により移動する。可動接点３５は、コイル３３が磁力を発生しているか否かにより、複数の固定接点３１及び３２の両方に接触している第１状態（図２）と、複数の固定接点３１及び３２にいずれも接触していない第２状態（図３）と、を切り替える。

第１状態では、コイル３３は、磁力を発生させる。このとき、可動接点３５は、磁力により、固定接点３１及び３２に押し付けられる。第１状態では、可動接点３５は、複数の固定接点３１及び３２の両方に接触することにより、固定接点３１と固定接点３２との間を電気的に接続する。

一方、第２状態では、図３に示すように、可動接点３５は、コイル３３の磁力は発生させず、バネ３４の弾性力によりコイル３３側へ移動する。このとき、可動接点３５は、検出デバイス３６のボタンに接触し、このボタンを押し込む。

検出デバイス３６は、例えば、ボタンを備えるスイッチである。検出デバイス３６は、補助電源（不図示）から供給される電力により信号を出力する。補助電源は、複数の固定接点３１及び３２に接続された電源であるバッテリ１とは異なる電源である。補助電源は、例えば、バッテリ１よりも低い電圧の電源である。検出デバイス３６は、押された状態と押されていない状態とで異なる電圧の信号を出力する。すなわち、検出デバイス３６は、可動接点３５が第１状態である場合と、可動接点３５が第２状態である場合とで、異なる電圧の信号を出力する。例えば、検出デバイス３６は、図２に示す第１状態では、可動接点３５に押されておらず、ローレベルの信号を出力する。検出デバイス３６は、図３に示す第２状態では、可動接点３５に押されており、ハイレベルの信号を出力する。

なお、検出デバイス３６は、ボタンを備える例に限定されない。例えば、検出デバイス３６は、可動接点３５の位置を光学的に検出してもよい。検出デバイス３６は、可動接点３５へ向けて光を発する。検出デバイス３６は、少なくとも第２状態において、検出デバイス３６が発する光が可動接点３５で反射された反射光を受光する。検出デバイス３６は、受光した反射光の強度に基づく電圧の信号を出力してもよい。例えば、検出デバイス３６は、受光した反射光の強度が大きいほど、高い電圧の信号を出力してもよい。Ｎリレー４及びプリチャージリレー５の構成についてはＰリレー３と同様であるので説明を省略する。

［検出システムＳの主要な構成］
図４は、検出システムＳの主要な構成を示す。検出システムＳは、制御装置７、コイル３３、検出デバイス３６及び表示部８１を備える。制御装置７は、記憶部７１及び制御部７２を備える。

表示部８１は、例えば、Ｐリレー３、Ｎリレー４及びプリチャージリレー５の異常を表示するためのインジケータである。記憶部７１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。記憶部７１は、制御部７２を機能させるための各種プログラムや各種データを記憶する。制御部７２は、記憶部７１に記憶されているプログラムを実行することにより、移動制御部７２１、故障判定部７２２及び出力部７２３として機能する。

移動制御部７２１は、コイル３３に流す電流を制御することによりＰリレー３の可動接点３５を移動させる。移動制御部７２１は、コイル３３に電流を流すことにより、Ｐリレー３の可動接点３５を第２状態に遷移させる。移動制御部７２１は、コイル３３に流す電流を停止させることにより、バネ３４の付勢力を利用してＰリレー３の可動接点３５を第１状態に遷移させる。移動制御部７２１は、Ｎリレー４及びプリチャージリレー５の可動接点も同様に移動させる。

［故障の判定］
故障判定部７２２は、検出デバイス３６が出力する信号の電圧に基づいて、可動接点３５が第２状態に遷移できない溶着等の故障が発生しているか否かを判定する。故障判定部７２２は、可動接点３５が第２状態になるように移動制御部７２１がコイル３３に流す電流を制御した後の所定時間以内に、可動接点３５が第２状態であることに対応する電圧の信号を検出デバイス３６が出力していない場合に、可動接点３５が第２状態に遷移できない故障が発生したと判定する。故障判定部７２２は、可動接点３５が第２状態になるように移動制御部７２１がコイル３３に流す電流を制御した後の所定時間以内に、可動接点３５が第２状態であることに対応する電圧の信号を検出デバイス３６が出力した場合に、可動接点３５が第２状態に正常に遷移することが可能であると判定する。

出力部７２３は、可動接点３５が第２状態であることに対応する電圧の信号を検出デバイス３６が出力していないと故障判定部７２２が判定した場合に、可動接点３５が第２状態に遷移することができない故障が発生していることを示す警告情報を出力する。例えば、出力部７２３は、可動接点３５が第２状態に遷移することができない故障が発生していることを示すマークを表示部８１に出力する。一方、出力部７２３は、可動接点３５が第２状態であることに対応する電圧の信号を検出デバイス３６が出力したと故障判定部７２２が判定した場合に警告情報を出力しない。

［本実施形態のＰリレー３による効果］
本実施形態によれば、可動接点３５が第２状態に遷移したことを検出デバイスにより検出が可能なため、例えば、溶着診断のためにＰリレー３をオフ状態をオン状態とし、さらにＰリレー３をオフ状態に遷移させた後にＮリレー４をオン状態とする状況の際に、Ｐリレー３が確実にオフ状態に遷移したことを確認してからＮリレー４を稼働させることができ、Ｐリレー３とＮリレー４が同時にオン状態に遷移してしまう状況を確実に防ぐことができる。

本実施形態によれば、検出デバイス３６は、可動接点３５が第２状態に遷移することができない故障が生じた場合に、第２状態に対応する電圧の信号を出力しない。このため、制御装置７は、検出デバイス３６が出力する信号の電圧に基づいて、可動接点３５が第２状態に遷移することができない故障が生じたか否かを容易に判定することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ バッテリ
２ インバータ
３ Ｐリレー
４ Ｎリレー
５ プリチャージリレー
６ プリチャージ抵抗
７ 制御装置
３１ 固定接点
３２ 固定接点
３３ コイル
３４ バネ
３５ 可動接点
３６ 検出デバイス
７１ 記憶部
７２ 制御部
８１ 表示部
７２１ 移動制御部
７２２ 故障判定部
７２３ 出力部

Claims (5)

1. 複数の固定接点と、
   電流が流れることにより磁力を発生するコイルと、
   前記コイルが前記磁力を発生しているか否かにより、前記複数の固定接点に接触している第１状態と、前記複数の固定接点に接触していない第２状態と、を切り替える可動接点と、
   前記可動接点が前記第１状態である場合と、前記可動接点が前記第２状態である場合とで、押された状態と押されていない状態とで異なる電圧の信号を出力する検出デバイスと、
   を有するリレー装置。
2. 前記検出デバイスは、前記第２状態において前記可動接点に押された状態になる、
   請求項１に記載のリレー装置。
3. 前記検出デバイスは、前記第２状態において、当該検出デバイスが発する光が前記可動接点で反射された反射光を受光し、受光した当該反射光の強度に基づく電圧の前記信号を出力する、
   請求項１又は２に記載のリレー装置。
4. 前記検出デバイスは、前記複数の固定接点に接続された電源とは異なる補助電源から供給される電力により前記信号を出力する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のリレー装置。
5. リレー装置と、当該リレー装置を制御する制御装置とを有する検出システムであって、
   前記リレー装置は、
   複数の固定接点と、
   電流が流れることにより磁力を発生するコイルと、
   前記コイルが前記磁力を発生しているか否かにより、前記複数の固定接点に接触している第１状態と、前記複数の固定接点に接触していない第２状態と、を切り替える可動接点と、
   前記可動接点が前記第１状態である場合と、前記可動接点が前記第２状態である場合とで、押された状態と押されていない状態とで異なる電圧の信号を出力する検出デバイスと、
   を有し、
   前記制御装置は、
   前記コイルに流す電流を制御することにより前記可動接点を移動させる移動制御部と、
   前記可動接点が前記第２状態になるように前記移動制御部が前記コイルに流す電流を制御した後の所定時間以内に、前記可動接点が前記第２状態であることに対応する電圧の信号を前記検出デバイスが出力していない場合に、警告情報を出力する出力部と、
   を有する、検出システム。
   

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