JP4752476B2 - 車両用の電磁リレーの凍結解除装置及び凍結解除方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気負荷と電源との間に接続されて電気負荷への電源供給のオン／オフを切り替える電磁リレーの筐体内部に凍結が生じた際に、その凍結を解除する凍結解除装置及び凍結解除方法に関する。

電磁リレーは、励磁コイルの電磁誘導作用により可動端子が固定端子に対して近接離間する方向に移動することでスイッチングが行われるものである。このような電磁リレーは、例えば、車両の電気負荷と電源との間に接続され、電気負荷に対する電源の供給と遮断とを切り替えるためのスイッチとして利用されている。

ところで、近年、車両には、例えば電動スライドドアや電動４輪駆動装置など、新規な電装システムの搭載が盛んに進められており、車載される電装部品は増加傾向にある。これに伴い、車両における電磁リレーの配置場所も変化してきており、車室内などの比較的温度変化や湿度変化が緩やかな場所だけでなく、例えばフロア下などの温度変化や湿度変化が比較的大きい場所に電磁リレーを配置することも求められている。

このため、特に車両に搭載される電磁リレーでは、早朝などの外気温度が低い環境下で筐体内部に凍結が生じる可能性が高くなってきており、この凍結によって可動端子と固定端子との接点間の接触が妨げられるとスイッチとしての機能が発揮できなくなるので、何らかの対策を施すことが求められている。

車両に搭載される電磁リレーの凍結を防止するための対策としては、一般的に、車両にヒータ等の加熱装置を設置して、環境温度を高く維持することが行われている。しかしながら、こうした加熱装置を用いて環境温度を高く維持することで電磁リレーの凍結防止を図る手法では、加熱装置の設置によるシステム大型化やコスト増という問題がある。

以上のような加熱装置の設置による問題を生じさせずに凍結を防止する手法としては、例えば、特許文献１に記載されている手法を電磁リレーに適用することも考えられる。特許文献１に記載されている手法は、励磁コイルの電磁誘導作用により可動部材を動かしてロックとアンロックとを切り替える電磁ロック装置において、励磁コイルを第１コイルと第２コイルとに分け、第１コイルと第２コイルとに起磁力の等しくなる電圧をお互いに逆方向に印加することで可動部材を動かすことなく励磁コイルを発熱させて、この励磁コイルの熱により環境温度を高く維持して凍結を防止するというものである。

この特許文献１に記載されている手法を電磁リレーに適用すれば、ヒータ等の加熱装置を設置することなく、電磁リレー自体で凍結防止を図ることができるので、加熱装置の設置に伴うシステム大型化やコスト増といった問題は回避できる。
特許第３３６２３０５号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されている手法では、励磁コイルの通電に伴う熱で環境温度を高く維持して凍結防止を図るようにしているため、環境温度を高く維持し続けるには励磁コイルの通電を継続する必要があり、エネルギ損失が大きいという問題がある。

本発明は、以上のような従来の実情に鑑みて創案されたものであって、凍結を未然に防止しようとする場合に懸念されるシステム大型化やコスト増、エネルギ損失の増大といった問題を生じさせることなく、電磁リレーの筐体内部の凍結による可動端子と固定端子との接点間の接触不良といった問題を有効に防止することができる凍結解除装置及び凍結解除方法を提供することを目的としている。

本発明は、前記目的を達成するために、電磁リレーの筐体内部に凍結が生じているか否かを判定し、凍結が生じていると判定されたときには、筐体又は筐体内部の凍結発生箇所に振動を発生させて、この振動により短時間で速やかに筐体内部の凍結を解除するようにした。

本発明によれば、電磁リレーの筐体内部に凍結が生じたときには筐体又は筐体内部の凍結発生箇所の振動によりその凍結が短時間で速やかに解除されるので、可動端子と固定端子との接点間の接触不良といった問題を有効に防止できる。また、本発明によれば、加熱装置を別途設置したり、励磁コイルを長時間通電させて発熱させたりする必要がないので、システム大型化やコスト増、エネルギ損失の増大といった問題も有効に回避することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［電磁リレー］
まず、本発明の適用対象となる電磁リレーの構成及び基本的な動作について、図１及び図２を用いて説明する。この電磁リレー１０は、例えば、車両に搭載される電動４輪駆動システムにおいて、車両用の電源１と駆動モータ等の電気負荷２との間に接続されて、駆動モータ等の電気負荷２に対する電源供給と遮断とを切り替えるためのスイッチとして利用されるものである。

この電磁リレー１０は、図１に示すように、ボビンなどに巻回された励磁コイル１１と、励磁コイル１１の外周を覆って励磁コイル１１の通電時に磁気回路を形成するヨーク１２と、励磁コイル１１の巻回中心を通るようにヨーク１２の内部に挿通された鉄心１３と、鉄心１３に対して絶縁部材１４を介して固定された可動端子１５と、可動端子１５に対して相対向するように配置された一対の固定端子１６を備えている。

電磁リレー１０におけるこれらの各部材は、それぞれ筐体１７の内部に収容され、固定端子１６の一部のみが筐体１７の外部に露出している。そして、一対の固定端子１６のうちの一方の筐体１７外部に露出した部分が、銅線などの電力線を介して電源１に電気的に接続され、一対の固定端子１６のうちの他方の筐体１７外部に露出した部分が、銅線などの電力線を介して駆動モータ等の電気負荷２に電気的に接続されている。

以上のように構成される電磁リレー１０では、励磁コイル１１への非通電時には、鉄心１３が図示しないバネなどの力により図１中矢印Ａ方向に付勢され、図１に示すように、鉄心１３に固定された可動端子１５が固定端子１６から離間した状態とされる。これにより、可動端子１５に設けられている接点１５ａと、固定端子１６に設けられている接点１６ａとが非接触状態とされ、その結果、電源１と電気負荷２とが電気的に切り離されて、電気負荷２に対する電源供給は遮断される。

一方、励磁コイル１１への通電時には、励磁コイル１１の電磁誘導作用により発生する磁界により、ヨーク１２と鉄心１３との間に磁気回路が形成されて鉄心１３をバネの付勢力に抗して移動させる力が働く。そして、鉄心１３が図２中矢印Ｂ方向へと移動することで、図２に示すように、鉄心１３に固定された可動端子１５が固定端子１６に近接した状態とされる。これにより、可動端子１５に設けられている接点１５ａと、固定端子１６に設けられている接点１６ａとが接触状態とされ、その結果、電源１と電気負荷２とが電気的に接続されて、電気負荷２に対して電源が供給される。なお、励磁コイル１１の通電時における鉄心１３の移動量は、例えば、鉄心１３に設けられたストッパ１３ａがヨーク１２の内周面に当接することで規制されるようになっている。

以上のように、電磁リレー１０は、励磁コイル１１に対する通電が制御されることで、可動端子１５が固定端子１６に対して近接離間する方向に移動して、駆動モータ等の電気負荷２に対する電源供給と遮断とを切り替える。このような電磁リレー１０は、車載レイアウト上の要求から、例えば車両のフロア下などの温度変化や湿度変化が比較的大きい場所に配置することも検討されており、低温環境下での凍結による可動端子１５の接点１５ａと固定端子１６の接点１６ａとの間の接触不良を防止するために、何らかの対策を講じることが求められている。すなわち、電磁リレー１０が車両のフロア下などに配置された場合、例えば寒冷地や早朝等の外気温度が極めて低い環境下では、筐体１７の内部で空気中の水分などが付着氷結して、凍結が発生する可能性がある。特に、固定端子１６はその一部が筐体１７外部に露出して外気に晒されるので、外気温度が極低温になると凍結の可能性が高く、固定端子１６の接点１６ａを覆うように氷結の層が形成されると、励磁コイル１１の通電時に可動端子１５の接点１５ａとの間に接触不良が生じ、スイッチとしての機能を適切に発揮できなくなる。

本発明は、以上のような電磁リレー１０の筐体１７内部の凍結による可動端子１５と固定端子１６との間の接触不良を防止するための有効な対策の１つとして提案されたものであり、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が生じているか否かを判定して、凍結が生じていると判定されたときには、筐体１７又は筐体１７内部の凍結発生箇所に振動を発生させて、この振動により短時間で速やかに筐体１７内部の凍結を解除するようにした点を大きな特徴とするものである。なお、本発明の適用対象となる電磁リレーは、上述した構成の電磁リレー１０に特に限定されるものではなく、本発明は、励磁コイルの電磁誘導作用により可動端子が固定端子に対して近接離間する方向に移動することでスイッチングが行われる電磁リレーに対して広く適用可能である。

以下、本発明に係る凍結解除装置の具体例として、第１乃至第４の４つの実施例について説明する。

［第１実施例］
図３は、第１実施例の凍結解除装置を説明するための構成図である。本例の凍結解除装置は、電磁リレー１０の動作を制御するコントロールユニット２０の一機能として実現されるものであり、電磁リレー１０の可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることで筐体１７又は筐体１７内部の凍結発生箇所を振動させて、筐体１７内部の凍結を解除するようにしたものである。

コントロールユニット２０は、通常時は、例えば外部からのオン／オフ指令などに従って、上述したように励磁コイル１１に対する通電を制御することによって、駆動モータ等の電気負荷２に対する電源供給と遮断とを切り替える制御を行う。本例では、このコントロールユニット２０に、以上のような通常時の制御機能のほかに、凍結状態判定手段２１としての機能と、振動発生手段２２としての機能とを持たせるようにしている。

凍結状態判定手段２１は、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が生じているか否かを判定するものである。具体的には、コントロールユニット２０には、電磁リレー１０の一対の固定端子１６のうちの一方が接続された電源１側の回路電圧と、一対の固定端子１６のうちの他方が接続された電気負荷２側の回路電圧とが入力されるようになっている。また、コントロールユニット２０には、例えば電磁リレー１０の筐体１７及びその外部に露出した固定端子１６の近傍に設置された温度センサ３１の検出値が入力されるようになっている。そして、コントロールユニット２０の凍結状態判定手段２１は、励磁コイル１１を通電させて可動端子１５を固定端子１６に対して近接する方向に移動させ、可動端子１５の接点１５ａと固定端子１６の接点１６ａとを接触させる操作を行ったときの電源１側の回路電圧と電気負荷２側の回路電圧とを比較し、その差が所定の閾値以下となっているか否かにより、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態を判定する。そして、閾値を超える電位差が生じていて可動端子１５と固定端子１６間の電気的導通状態が不良と判定され、且つ、温度センサ３１の検出値から、電磁リレー１０の筐体１７内部が凍結に至る温度状態にあると推定される場合に、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が生じているものと判定する。

振動発生手段２２は、凍結状態判定手段２１により電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が生じていると判定されたときに、筐体１７又は筐体１７内部の振動発生箇所に振動を発生させるものである。具体的には、振動発生手段２２は、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止とを繰り返し行い、可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることで、筐体１７又は筐体１７内部の凍結発生箇所に振動を発生させる。

本例では、特に低温環境下で凍結が生じ易い固定端子１６の凍結を想定し、固定端子１６の接点１６ａ表面に付着した氷結層を効果的に除去できるようにするために、固定端子１６に大きな振動を発生させるようにする。これを実現するため、振動発生手段２２は、可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に移動させる際の周波数、すなわち励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止との繰り返し周波数を、固定端子１６の共振周波数に設定して、固定端子１６に共振周波数での振動を発生させる。これにより、固定端子１６には振幅の大きな振動が発生することになり、凍結解除の効果は大きくなる。

なお、電磁リレー１０の固定端子１６の共振周波数は、固定端子１６の構造及び材料から事前に算出するようにしてもよいし、実際に部品を製造して予め実験等を行うことで求めるようにしてもよい。また、励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止とを繰り返す過程で、固定端子１６の振動振幅を測定し、振幅が大きくなるような周波数に調整する制御を行うようにしてもよい。また、励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止との繰り返し周波数は、固定端子１６の共振周波数に完全に合致していなくても、効果や制御のし易さ等を考慮して、固定端子１６の共振周波数に近い周波数を選択するようにしてもよい。

図４は、以上のようにコントロールユニット２０の一機能として実現される本例の凍結解除装置において、電磁リレー１０の筐体１７内部の凍結を解除するために、コントロールユニット２０により実行される一連の処理の流れを示すフローチャートである。この図４に示す処理フローは、例えば、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、或いは、電磁リレー１０を利用する電動４輪駆動システムが起動されたときに開始される。

図４の処理フローが開始されると、コントロールユニット２０は、まず、ステップＳ１０１において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の繰り返し回数ｎの値を０に初期化する。次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ１０２において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対して所定の電圧を印加して、可動端子１５を固定端子１６に近接する方向へと移動させる。そして、コントロールユニット２０は、可動端子１５を固定端子１６に近接させた状態で、ステップＳ１０３において、電磁リレー１０の一対の固定端子１６のうちの一方に接続された電源１側の回路電圧Ｖｓと、一対の固定端子１６のうちの他方に接続された電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとを測定し、ステップＳ１０４において、電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差、すなわち電磁リレー１０の一対の固定端子１６の一方と他方との電位差が、予め定めた所定の閾値Ｖ０以下になっているか否かを確認する。なお、この閾値Ｖ０は、固定端子１６が持つ電気的抵抗値と、可動端子１５が持つ電気的抵抗値、固定端子１６の接点１６ａと可動端子１５の接点１５ａとの間の接触抵抗、及びそれぞれの抵抗値の温度による変化等を考慮して、事前に最適な値に設定される。

このステップＳ１０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０以下であれば、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態は良好であるので、コントロールユニット２０は、筐体１７内部に凍結は生じていないと判定して、図４に示す処理フローを終了する。一方、ステップＳ１０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０を超えていれば、ステップＳ１０５へと処理を移行する。

次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ１０５において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧の印加を停止し、ステップＳ１０６において、温度センサ３１によって検出される温度検出値が、予め定めた所定の閾値Ｔ℃以下であるか否かを判定する。なお、ここでの閾値Ｔ℃は、水などの液体の凝固点や温度センサ３１の設置位置から予想される凍結発生箇所（本例では筐体１７内部の固定端子１６の接点１６ａ付近）までの距離、凍結発生が予想される固定端子１６の材料の比熱等を考慮して、事前に最適な値に設定される。

このステップＳ１０６で温度センサ３１の検出値が閾値Ｔ℃を超えていれば、電磁リレー１０の筐体１７内部が凍結に至る温度状態にないにも拘わらず可動端子１５と固定端子１６との間で接点不良が生じている状態であるので、コントロールユニット２０は、ステップＳ１０９へと処理を移行して、筐体１７内部の凍結以外の何らかの要因で電磁リレー１０に故障が発生していると判断し、例えば警告灯の表示などにより車両の乗員にその旨を報知する等の処理を行って、図４に示す処理フローを終了する。

一方、ステップＳ１０６で温度センサ３１の検出値が閾値Ｔ℃以下であれば、コントロールユニット２０は、次のステップＳ１０７において、励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の繰り返し回数ｎの値をインクリメントする。そして、コントロールユニット２０は、ステップＳ１０８において、励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の繰り返し回数ｎの値が予め定めた規定値Ｎに達したか否かを判断し、励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の繰り返し回数ｎの値が規定値Ｎに達していなければ、ステップＳ１０２に戻って励磁コイル１１に対する電圧の印加を再開し、以降の処理を繰り返し行う。

ここで、本例では、コントロールユニット２０が、この励磁コイル１１に対して電圧の印加と停止とを繰り返す際の繰り返しの周波数を、筐体１７内部で凍結発生が予想される部材、具体的には、本例では固定端子１６の共振周波数ｆ０に設定する。これにより、励磁コイル１１の電磁誘導作用による可動端子１５の移動に伴って固定端子１６に自己の共振周波数ｆ０に合致する周波数の振動が発生し、固定端子１６が大きな振幅で振動することになる。そして、この固定端子１６の振動によって接点１６ａ表面の氷結層などが除去されると、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態は良好になるので、コントロールユニット２０は、ステップＳ１０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０以下であることを確認して、図４に示す処理フローを終了する。

一方、繰り返し回数ｎの値が規定値Ｎに達するまで励磁コイル１１に対する電圧印加と停止とを繰り返しても、なお可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態が回復しない場合には、コントロールユニット２０は、ステップＳ１０９へと処理を移行して、筐体１７内部の凍結以外の何らかの要因で電磁リレー１０に故障が発生していると判断し、例えば警告灯の表示などにより車両の乗員にその旨を報知する等の処理を行って、図４に示す処理フローを終了する。

以上、具体的な例を挙げて詳細に説明したように、本発明の第１実施例の凍結解除装置によれば、電磁リレー１０の動作を制御するコントロールユニット２０が、電磁リレー１０の筐体１７内部、具体的には固定端子１６の接点１６ａ近傍などに凍結が生じているか否かを判定し、凍結が生じている場合には、励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止とを繰り返して、可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることで、凍結が生じている固定端子１６を振動させて凍結を解除するようにしているので、筐体１７内部の凍結を要因とする電磁リレー１０の可動端子１５と固定端子１６との接点間の接触不良といった問題を有効に防止できる。

また、特に、本例の凍結解除装置では、凍結発生箇所である固定端子１６などを機械的に振動させることで凍結を解除するようにしているので、例えば、凍結発生箇所を加熱して凍結を解除する場合に比べて、凍結解除を短時間で速やかに行うことができる。

また、本例の凍結解除装置では、凍結発生箇所である固定端子１６などに自己の共振周波数に合致した周波数の振動を発生させるようにしているので、固定端子１６などを大きな振幅で振動させることができ、効率的に凍結を解除することができる。

また、本例の凍結解除装置では、電磁リレー１０自体の作動により凍結を解除するようにしており、例えば凍結を解除するための専用の加熱装置などを別途設置する必要がないので、このような加熱装置などを別途設置した場合に懸念されるシステムの大型化やコスト増といった問題も有効に回避することができる。

また、本例の凍結解除装置では、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が発生したと判定されたときのみ電磁リレー１０に通電し、凍結発生箇所である固定端子１６などを機械的に振動させることで凍結を解除するようにしているので、例えば、凍結の発生自体を防止するために励磁コイルに長時間通電させて発熱させたりする場合に比べ、エネルギ損失を大幅に低減することができる。

なお、以上の説明では、コントロールユニット２０が励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止とを繰り返して、可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることで、筐体１７内部の凍結発生箇所の共振周波数に合致した周波数の振動を発生させるようにしているが、電磁リレー１０の筐体１７の共振周波数に合致した周波数の振動を発生させて、筐体１７を大きな振幅で振動させるようにしても、筐体１７内部の凍結を解除する上で有効である。

［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例の凍結解除装置について説明する。本例の凍結解除装置は、上述した第１実施例と同様、電磁リレー１０の動作を制御するコントロールユニット２０の一機能として実現されるものであり、電磁リレー１０の可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることで凍結発生箇所である固定端子１６などを振動させて、凍結を解除するようにしたものである。

ただし、本例の凍結解除装置では、コントロールユニット２０の振動発生手段２２が、凍結発生箇所である固定端子１６などを振動させて凍結を解除する処理を行う際に、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対して印加する電圧値を、通常のスイッチング操作時に励磁コイル１１に対して印加する電圧値よりも高電圧に設定するようにしている。また、本例の凍結解除装置では、コントロールユニット２０の振動発生手段２２が、凍結発生箇所である固定端子１６などを振動させて凍結を解除する処理を行う際に、励磁コイル１１に対して電圧を印加する時間を、電圧の印加を停止する時間よりも長く設定するようにしている。

図５は、本例の凍結解除装置において、電磁リレー１０の筐体１７内部の凍結を解除するために、コントロールユニット２０により実行される一連の処理の流れを示すフローチャートである。この図５に示す処理フローは、例えば、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、或いは、電磁リレー１０を利用する電動４輪駆動システムが起動されたときに開始される。

図５の処理フローが開始されると、コントロールユニット２０は、まず、ステップＳ２０１において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の繰り返し回数ｎの値を０に初期化するとともに、励磁コイル１１への印加電圧Ｖの値を、通常のスイッチング操作時の印加電圧と同等の値Ｖａに設定する。

次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ２０２において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対してステップＳ２０１で設定した電圧Ｖａを印加して、可動端子１５を固定端子１６に近接する方向へと移動させるとともに、内蔵するタイマなどで電圧印加時間Ｔ１のカウントを開始する。そして、コントロールユニット２０は、可動端子１５を固定端子１６に近接させた状態で、ステップＳ２０３において、電磁リレー１０の一対の固定端子１６のうちの一方に接続された電源１側の回路電圧Ｖｓと、一対の固定端子１６のうちの他方に接続された電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとを測定し、ステップＳ２０４において、電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差、すなわち電磁リレー１０の一対の固定端子１６の一方と他方との電位差が、予め定めた所定の閾値Ｖ０以下になっているか否かを確認する。

このステップＳ２０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０以下であれば、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態は良好であるので、コントロールユニット２０は、筐体１７内部に凍結は生じていないと判定して、図５に示す処理フローを終了する。一方、ステップＳ２０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０を超えていれば、ステップＳ２０５へと処理を移行する。

次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ２０５において、電圧印加時間Ｔ１が予め設定した所定時間Ｔｍとなるまで待機し、電圧印加時間Ｔ１が所定時間Ｔｍとなった段階でタイマをリセットしてステップＳ２０６に進む。そして、コントロールユニット２０は、ステップＳ２０６において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧の印加を停止するとともに、電圧印加停止時間Ｔ２のカウントを開始し、ステップＳ２０７において、温度センサ３１によって検出される温度検出値が、予め定めた所定の閾値Ｔ℃以下であるか否かを判定する。

このステップＳ２０７で温度センサ３１の検出値が閾値Ｔ℃を超えていれば、電磁リレー１０の筐体１７内部が凍結に至る温度状態にないにも拘わらず可動端子１５と固定端子１６との間で接点不良が生じている状態であるので、コントロールユニット２０は、ステップＳ２１０へと処理を移行して、筐体１７内部の凍結以外の何らかの要因で電磁リレー１０に故障が発生していると判断し、例えば警告灯の表示などにより車両の乗員にその旨を報知する等の処理を行って、図５に示す処理フローを終了する。

一方、ステップＳ２０７で温度センサ３１の検出値が閾値Ｔ℃以下であれば、コントロールユニット２０は、次のステップＳ２０８において、励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の繰り返し回数ｎの値をインクリメントする。そして、コントロールユニット２０は、ステップＳ２０９において、励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の繰り返し回数ｎの値が予め定めた規定値Ｎに達したか否かを判断し、励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の繰り返し回数ｎの値が規定値Ｎに達していなければ、ステップＳ２１１に処理を移行する。

次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ２１１において、電圧印加停止時間Ｔ２が予め設定した所定時間Ｔｎとなるまで待機し、電圧印加停止時間Ｔ２が所定時間Ｔｎとなった段階でタイマをリセットしてステップＳ２１２に進む。なお、このステップＳ２１１での判定に用いる所定時間Ｔｎと、上述したステップＳ２０６での判定に用いる所定時間Ｔｍは、Ｔｎ＜Ｔｍの関係となるように設定される。すなわち、本例では、励磁コイル１１に対する電圧印加時間Ｔ１が、電圧印加停止時間Ｔ２よりも長くなるように設定されている。

次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ２１２において、励磁コイル１１への印加電圧Ｖの値を、通常のスイッチング操作時の印加電圧と同等の値Ｖａから、Ｖａよりも大きいＶｕに切り替えた後、ステップＳ２０２に戻って励磁コイル１１に対する電圧の印加を再開し、以降の処理を繰り返し行う。

ここで、本例では、コントロールユニット２０が、この励磁コイル１１に対して電圧の印加と停止とを繰り返す際の繰り返しの周波数を、筐体１７内部で凍結発生が予想される部材、具体的には、本例では固定端子１６の共振周波数ｆ０に設定する。これにより、励磁コイル１１の電磁誘導作用による可動端子１５の移動に伴って固定端子１６に自己の共振周波数ｆ０に合致する周波数の振動が発生し、固定端子１６が大きな振幅で振動することになる。そして、この固定端子１６の振動によって接点１６ａ表面の氷結層などが除去されると、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態は良好になるので、コントロールユニット２０は、ステップＳ２０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０以下であることを確認して、図５に示す処理フローを終了する。

一方、繰り返し回数ｎが規定値Ｎに達するまで励磁コイル１１に対する電圧印加と停止とを繰り返しても、なお可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態が回復しない場合には、コントロールユニット２０は、ステップＳ２１０へと処理を移行して、筐体１７内部の凍結以外の何らかの要因で電磁リレー１０に故障が発生していると判断し、例えば警告灯の表示などにより車両の乗員にその旨を報知する等の処理を行って、図５に示す処理フローを終了する。

以上、具体的な例を挙げて詳細に説明したように、本発明の第２実施例の凍結解除装置によれば、上述した第１実施例の凍結解除装置と同様に、電磁リレー１０の動作を制御するコントロールユニット２０が、電磁リレー１０の筐体１７内部、具体的には固定端子１６の接点１６ａ近傍などに凍結が生じているか否かを判定し、凍結が生じている場合には、励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止とを繰り返して、可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることで、凍結が生じている固定端子１６を振動させて凍結を解除するようにしているので、筐体１７内部の凍結を要因とする電磁リレー１０の可動端子１５と固定端子１６との接点間の接触不良といった問題を有効に防止できる。

また、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例の凍結解除装置と同様に、凍結発生箇所である固定端子１６などを機械的に振動させることで凍結を解除するようにしているので、例えば、凍結発生箇所を加熱して凍結を解除する場合に比べて、凍結解除を短時間で速やかに行うことができる。

また、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例の凍結解除装置と同様に、凍結発生箇所である固定端子１６などに自己の共振周波数に合致した周波数の振動を発生させるようにしているので、固定端子１６などを大きな振幅で振動させることができ、効率的に凍結を解除することができる。

また、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例の凍結解除装置と同様に、電磁リレー１０自体の作動により凍結を解除するようにしており、例えば凍結を解除するための専用の加熱装置などを別途設置する必要がないので、このような加熱装置などを別途設置した場合に懸念されるシステムの大型化やコスト増といった問題も有効に回避することができる。

また、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例の凍結解除装置と同様に、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が発生したと判定されたときのみ電磁リレー１０に通電し、凍結発生箇所である固定端子１６などを機械的に振動させることで凍結を解除するようにしているので、例えば、凍結の発生自体を防止するために励磁コイルに長時間通電させて発熱させたりする場合に比べ、エネルギ損失を大幅に低減することができる。

さらに、本例の凍結解除装置では、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止とを繰り返して凍結発生箇所である固定端子１６などを振動させる際に、励磁コイル１１に対して印加する電圧値を、通常のスイッチング操作時に励磁コイル１１に対して印加する電圧値よりも高電圧に設定するようにしているので、可動端子１５の運動エネルギを大きくして固定端子１６をより大きな振幅で振動させることができ、より短時間で効率的に凍結を解除することができる。

さらに、本例の凍結解除装置では、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止とを繰り返して凍結発生箇所である固定端子１６などを振動させる際に、励磁コイル１１に対する電圧印加時間Ｔ１を、電圧印加停止時間Ｔ２よりも長く設定するようにしているので、固定端子１６などの振動に加えて励磁コイル１１の温度上昇効果も利用して凍結の解除を図ることができ、より短時間で効率的に凍結を解除することができる。

［第３実施例］
次に、本発明の第３実施例の凍結解除装置について説明する。本例の凍結解除装置は、上述した第１実施例及び第２実施例と同様、電磁リレー１０の動作を制御するコントロールユニット２０の一機能として実現されるものであり、電磁リレー１０の可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることで凍結発生箇所である固定端子１６などを振動させて、凍結を解除するようにしたものである。

ただし、上述した第１実施例及び第２実施例では、コントロールユニット２０の振動発生手段２２により電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧印加と停止とを１回ずつ繰り返すたびに、その都度、凍結状態判定手段２１による凍結状態の判定（凍結が解除されたかどうかの判定）を行うようにしていたが、本例の凍結解除装置では、励磁コイル１１に対する電圧印加と停止とを所定回数繰り返す毎に、凍結状態判定手段２１による凍結状態の判定（凍結が解除されたかどうかの判定）を行うようにしている。

本例の凍結解除装置では、コントロールユニット２０が以上の処理を行うようにすることで、凍結発生箇所である固定端子１６などの共振周波数が比較的高い周波数の場合であっても、コントロールユニット２０の処理能力を大幅に高めることなく、凍結発生箇所である固定端子１６などに自己の共振周波数に合致する周波数の振動を発生させて、効率的に凍結を解除できるようにしている。

すなわち、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例及び第２実施例と同様に、凍結発生箇所である固定端子１６などに自己の共振周波数に合致する周波数の振動を発生させて効率的に凍結を解除できるようにしているが、固定端子１６などの共振周波数が高い周波数である場合には、コントロールユニット２０の処理能力によっては、固定端子１６の共振周波数に合わせて凍結状態の判定を行うことが困難な場合もある。本例の凍結解除装置は、このような状況を想定して、励磁コイル１１に対する電圧印加と停止を所定回数繰り返す毎に凍結状態の判定（凍結解除の判定）を行うことで、コントロールユニット２０の処理能力を大幅に高めることなく、凍結発生箇所である固定端子１６などに自己の共振周波数に合致する周波数の振動を発生させて、効率的に凍結を解除できるようにしている。

図６は、本例の凍結解除装置において、電磁リレー１０の筐体１７内部の凍結を解除するために、コントロールユニット２０により実行される一連の処理の流れを示すフローチャートである。この図６に示す処理フローは、例えば、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、或いは、電磁リレー１０を利用する電動４輪駆動システムが起動されたときに開始される。

図６の処理フローが開始されると、コントロールユニット２０は、まず、ステップＳ３０１において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の所定回数毎の繰り返し回数ｍの値を０に初期化する。次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ３０２において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対して所定の電圧を印加して、可動端子１５を固定端子１６に近接する方向へと移動させる。そして、コントロールユニット２０は、可動端子１５を固定端子１６に近接させた状態で、ステップＳ３０３において、電磁リレー１０の一対の固定端子１６のうちの一方に接続された電源１側の回路電圧Ｖｓと、一対の固定端子１６のうちの他方に接続された電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとを測定し、ステップＳ３０４において、電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差、すなわち電磁リレー１０の一対の固定端子１６の一方と他方との電位差が、予め定めた所定の閾値Ｖ０以下になっているか否かを確認する。

このステップＳ３０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０以下であれば、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態は良好であるので、コントロールユニット２０は、筐体１７内部に凍結は生じていないと判定して、図６に示す処理フローを終了する。一方、ステップＳ３０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０を超えていれば、ステップＳ３０５へと処理を移行する。

次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ３０５において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧の印加を停止し、ステップＳ３０６において、温度センサ３１によって検出される温度検出値が、予め定めた所定の閾値Ｔ℃以下であるか否かを判定する。

このステップＳ３０６で温度センサ３１の検出値が閾値Ｔ℃を超えていれば、電磁リレー１０の筐体１７内部が凍結に至る温度状態にないにも拘わらず可動端子１５と固定端子１６との間で接点不良が生じている状態であるので、コントロールユニット２０は、ステップＳ３１０へと処理を移行して、筐体１７内部の凍結以外の何らかの要因で電磁リレー１０に故障が発生していると判断し、例えば警告灯の表示などにより車両の乗員にその旨を報知する等の処理を行って、図６に示す処理フローを終了する。

一方、ステップＳ３０６で温度センサ３１の検出値が閾値Ｔ℃以下であれば、コントロールユニット２０は、次のステップＳ３０７において、予め定めた所定回数だけ続けて励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止とを繰り返す。このとき、コントロールユニット２０は、励磁コイル１１に対して電圧の印加と停止とを繰り返す際の繰り返しの周波数を、筐体１７内部で凍結発生が予想される部材、具体的には、本例では固定端子１６の共振周波数ｆ０に設定する。これにより、励磁コイル１１の電磁誘導作用による可動端子１５の移動に伴って固定端子１６に自己の共振周波数ｆ０に合致する周波数の振動が発生し、固定端子１６が大きな振幅で振動することになる。なお、ステップＳ３０７において連続して繰り返す励磁コイル１１への電圧印加と停止の回数は、コントロールユニット２０の処理能力や固定端子１６などの凍結発生箇所の共振周波数ｆ０などに応じて、予め設定しておく。

次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ３０８において、励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の所定回数毎の繰り返し回数ｍの値をインクリメントする。そして、コントロールユニット２０は、ステップＳ３０９において、励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の所定回数毎の繰り返し回数ｍの値が予め定めた規定値Ｍに達したか否かを判断し、励磁コイル１１に対する電圧印加、停止の所定回数毎の繰り返し回数ｍの値が規定値Ｍに達していなければ、ステップＳ３０２に戻って励磁コイル１１に対して電圧を印加し、可動端子１５を固定端子１６に近接させた状態で、再度、凍結状態の判定を行う。

コントロールユニット２０が以上の処理を繰り返し行う中で、固定端子１６の振動によって接点１６ａ表面の氷結層などが除去されると、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態は良好になるので、コントロールユニット２０は、ステップＳ３０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０以下であることを確認して、図６に示す処理フローを終了する。

一方、所定回数毎の繰り返し回数ｍの値が規定値Ｍに達するまで以上の処理を繰り返しても、なお可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態が回復しない場合には、コントロールユニット２０は、ステップＳ３１０へと処理を移行して、筐体１７内部の凍結以外の何らかの要因で電磁リレー１０に故障が発生していると判断し、例えば警告灯の表示などにより車両の乗員にその旨を報知する等の処理を行って、図６に示す処理フローを終了する。

以上、具体的な例を挙げて詳細に説明したように、本発明の第３実施例の凍結解除装置によれば、上述した第１実施例の凍結解除装置及び第２実施例の凍結解除装置と同様に、電磁リレー１０の動作を制御するコントロールユニット２０が、電磁リレー１０の筐体１７内部、具体的には固定端子１６の接点１６ａ近傍などに凍結が生じているか否かを判定し、凍結が生じている場合には、励磁コイル１１に対する電圧の印加と停止とを繰り返して、可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることで、凍結が生じている固定端子１６を振動させて凍結を解除するようにしているので、筐体１７内部の凍結を要因とする電磁リレー１０の可動端子１５と固定端子１６との接点間の接触不良といった問題を有効に防止できる。

また、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例の凍結解除装置及び第２実施例の凍結解除装置と同様に、凍結発生箇所である固定端子１６などを機械的に振動させることで凍結を解除するようにしているので、例えば、凍結発生箇所を加熱して凍結を解除する場合に比べて、凍結解除を短時間で速やかに行うことができる。

また、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例の凍結解除装置及び第２実施例の凍結解除装置と同様に、凍結発生箇所である固定端子１６などに自己の共振周波数に合致した周波数の振動を発生させるようにしているので、固定端子１６などを大きな振幅で振動させることができ、効率的に凍結を解除することができる。

また、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例の凍結解除装置及び第２実施例の凍結解除装置と同様に、電磁リレー１０自体の作動により凍結を解除するようにしており、例えば凍結を解除するための専用の加熱装置などを別途設置する必要がないので、このような加熱装置などを別途設置した場合に懸念されるシステムの大型化やコスト増といった問題も有効に回避することができる。

また、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例の凍結解除装置及び第２実施例の凍結解除装置と同様に、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が発生したと判定されたときのみ電磁リレー１０に通電し、凍結発生箇所である固定端子１６などを機械的に振動させることで凍結を解除するようにしているので、例えば、凍結の発生自体を防止するために励磁コイルに長時間通電させて発熱させたりする場合に比べ、エネルギ損失を大幅に低減することができる。

さらに、本例の凍結解除装置では、励磁コイル１１に対する電圧印加と停止とを所定回数繰り返す毎に、凍結状態の判定（凍結が解除されたかどうかの判定）を行うようにしているので、凍結発生箇所である固定端子１６などの共振周波数が比較的高い周波数の場合であっても、コントロールユニット２０の処理能力を大幅に高めることなく、凍結発生箇所である固定端子１６などに自己の共振周波数に合致する周波数の振動を発生させて、効率的に凍結を解除することができる。

［第４実施例］
次に、本発明の第４実施例の凍結解除装置について説明する。本例の凍結解除装置は、図７に示すように、振動発生手段としての振動モータ３２を電磁リレー１０の筐体１７外部に取り付けて、この振動モータ３２が発生する振動を、電磁リレー１０の筐体１７から筐体１７内部の振動発生箇所に伝達させることで、筐体１７内部の凍結を解除するようにしたものである。また、本例の凍結解除装置では、コントロールユニット２０に、上述した振動発生手段２２としての機能の代わりに、振動モータ３２の動作を制御するための振動モータ制御手段２３としての機能を持たせるようにしている。

振動モータ３２は、図８に示すように、直流モータなどのモータ本体３２ａから突出するモータ回転軸３２ｂの先端部分に、分銅３２ｃを重量バランスが偏るように取り付けたものである。このような構造の振動モータ３２では、モータ本体３２ａに電流を供給してモータ回転軸３２ｂを回転させると、分銅３２ｃが取り付けられていることによるモータ回転軸３２ｂの重量不釣合いのために、振動が発生する。この振動モータ３２で発生する振動の周波数は、振動モータ３２の回転数を制御することによって調整可能である。

本例の凍結解除装置では、振動モータ３２が、電磁リレー１０の筐体１７内の凍結発生箇所である固定端子１６などの共振周波数に合致した振動を発生するように、コントロールユニット２０の振動モータ制御手段２３が、振動モータ３２の動作を制御するようにしている。そして、振動モータ３２で発生した振動を、電磁リレー１０の筐体１７から筐体１７内部の固定端子１６などに伝達させることで、凍結発生箇所である固定端子１６などの共振周波数が、電磁リレー１０の可動部分の重量や慣性による物理的な限界点を超える高い周波数の場合であっても、固定端子１６などに自己の共振周波数に合致する周波数の振動を発生させて、効率的に凍結を解除できるようにしている。

すなわち、上述した第１の実施例乃至第３の実施例のように、可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることで、凍結発生箇所である固定端子１６などを振動させて凍結を解除するようにした場合、可動端子１５や鉄心１３などの可動部分が移動できる速度は、その重量や慣性などによって物理的な限界があるので、凍結発生箇所である固定端子１６などに生じさせ得る最大の振動周波数は、この可動部分の物理的な限界によって定まる。したがって、凍結発生箇所である固定端子１６などの共振周波数がこのような可動部分の物理的な限界点を超える高い周波数である場合には、上述した第１の実施例乃至第３の実施例の手法では、凍結発生箇所である固定端子１６などに自己の共振周波数に合致する周波数の振動を発生させることができない。

本例の凍結解除装置は、このような状況を想定して、振動発生手段として比較的高い周波数の振動を発生することが可能な振動モータ３２を用い、この振動モータ３２を電磁リレー１０の筐体１７に取り付けて、振動モータ３２で発生した振動を、電磁リレー１０の筐体１７から筐体１７内部の固定端子１６などに伝達させることで、凍結発生箇所である固定端子１６などの共振周波数が電磁リレー１０の可動部分の物理的な限界点を超える高い周波数であっても、固定端子１６などに自己の共振周波数に合致する周波数の振動を発生させて、効率的に凍結を解除できるようにしている。

なお、本例では、自己の振動を電磁リレー１０の筐体１７から筐体１７内の凍結発生箇所に伝達する振動発生手段として、振動モータ３２を例示しているが、このような振動発生手段としては、振動モータ３２以外にも様々な振動発生装置が適用可能であり、例えば、電圧の印加により歪みが生じる性質を持つ圧電セラミックスを用いた振動発生装置などが有効に適用可能である。

図９は、本例の凍結解除装置において、電磁リレー１０の筐体１７内部の凍結を解除するために、コントロールユニット２０により実行される一連の処理の流れを示すフローチャートである。この図９に示す処理フローは、例えば、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わったとき、或いは、電磁リレー１０を利用する電動４輪駆動システムが起動されたときに開始される。

図９の処理フローが開始されると、コントロールユニット２０は、まず、ステップＳ４０１において、振動モータ３２の作動回数ｌの値を０に初期化する。次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ４０２において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対して所定の電圧を印加して、可動端子１５を固定端子１６に近接する方向へと移動させる。そして、コントロールユニット２０は、可動端子１５を固定端子１６に近接させた状態で、ステップＳ４０３において、電磁リレー１０の一対の固定端子１６のうちの一方に接続された電源１側の回路電圧Ｖｓと、一対の固定端子１６のうちの他方に接続された電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとを測定し、ステップＳ４０４において、電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差、すなわち電磁リレー１０の一対の固定端子１６の一方と他方との電位差が、予め定めた所定の閾値Ｖ０以下になっているか否かを確認する。

このステップＳ４０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０以下であれば、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態は良好であるので、コントロールユニット２０は、筐体１７内部に凍結は生じていないと判定して、図９に示す処理フローを終了する。一方、ステップＳ４０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０を超えていれば、ステップＳ４０５へと処理を移行する。

次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ４０５において、電磁リレー１０の励磁コイル１１に対する電圧の印加を停止し、ステップＳ４０６において、温度センサ３１によって検出される温度検出値が、予め定めた所定の閾値Ｔ℃以下であるか否かを判定する。

このステップＳ４０６で温度センサ３１の検出値が閾値Ｔ℃を超えていれば、電磁リレー１０の筐体１７内部が凍結に至る温度状態にないにも拘わらず可動端子１５と固定端子１６との間で接点不良が生じている状態であるので、コントロールユニット２０は、ステップＳ４１０へと処理を移行して、筐体１７内部の凍結以外の何らかの要因で電磁リレー１０に故障が発生していると判断し、例えば警告灯の表示などにより車両の乗員にその旨を報知する等の処理を行って、図９に示す処理フローを終了する。

一方、ステップＳ４０６で温度センサ３１の検出値が閾値Ｔ℃以下であれば、コントロールユニット２０は、次のステップＳ４０７において、電磁リレー１０の筐体１７に取り付けられた振動モータ３２を所定時間作動させる。このとき、コントロールユニット２０は、振動モータ３２が、筐体１７内部で凍結発生が予想される部材、具体的には、本例では固定端子１６の共振周波数ｆ０に合致した振動を発生するように、振動モータ３２の回転数を制御する。これにより、振動モータ３２の振動が電磁リレー１０の筐体１７から筐体１７内部の固定端子１６に伝達され、固定端子１６に自己の共振周波数ｆ０に合致する周波数の振動が発生して、固定端子１６が大きな振幅で振動することになる。

次に、コントロールユニット２０は、ステップＳ４０８において、振動モータ３２の作動回数ｌの値をインクリメントする。そして、コントロールユニット２０は、ステップＳ４０９において、振動モータ３２の作動回数ｌの値が予め定めた規定値Ｌに達したか否かを判断し、振動モータ３２の作動回数ｌの値が規定値Ｌに達していなければ、ステップＳ４０２に戻って励磁コイル１１に対して電圧を印加し、可動端子１５を固定端子１６に近接させた状態で、再度、凍結状態の判定を行う。

コントロールユニット２０が以上の処理を繰り返し行う中で、固定端子１６の振動によって接点１６ａ表面の氷結層などが除去されると、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態は良好になるので、コントロールユニット２０は、ステップＳ４０４で電源１側の回路電圧Ｖｓと電気負荷２側の回路電圧Ｖｌとの差が閾値Ｖ０以下であることを確認して、図９に示す処理フローを終了する。

一方、振動モータ３２の作動回数ｌの値が規定値Ｌに達するまで以上の処理を繰り返しても、なお可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態が回復しない場合には、コントロールユニット２０は、ステップＳ４１０へと処理を移行して、筐体１７内部の凍結以外の何らかの要因で電磁リレー１０に故障が発生していると判断し、例えば警告灯の表示などにより車両の乗員にその旨を報知する等の処理を行って、図９に示す処理フローを終了する。

以上、具体的な例を挙げて詳細に説明したように、本発明の第４実施例の凍結解除装置によれば、電磁リレー１０の動作を制御するコントロールユニット２０が、電磁リレー１０の筐体１７内部、具体的には固定端子１６の接点１６ａ近傍などに凍結が生じているか否かを判定し、凍結が生じている場合には、振動モータ３２の振動を筐体１７から筐体１７内部の固定端子１６などに伝達し、凍結が生じている固定端子１６を振動させて凍結を解除するようにしているので、筐体１７内部の凍結を要因とする電磁リレー１０の可動端子１５と固定端子１６との接点間の接触不良といった問題を有効に防止できる。

また、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例の凍結解除装置乃至第３実施例の凍結解除装置と同様に、凍結発生箇所である固定端子１６などを機械的に振動させることで凍結を解除するようにしているので、例えば、凍結発生箇所を加熱して凍結を解除する場合に比べて、凍結解除を短時間で速やかに行うことができる。

また、本例の凍結解除装置では、上述した第１実施例の凍結解除装置乃至第３実施例の凍結解除装置と同様に、凍結発生箇所である固定端子１６などに自己の共振周波数に合致した周波数の振動を発生させるようにしているので、固定端子１６などを大きな振幅で振動させることができ、効率的に凍結を解除することができる。

また、本例の凍結解除装置では、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が発生したと判定されたときのみ振動モータ３２を作動させ、凍結発生箇所である固定端子１６などを機械的に振動させることで凍結を解除するようにしているので、例えば、凍結の発生自体を防止するために励磁コイルに長時間通電させて発熱させたりする場合に比べ、エネルギ損失を大幅に低減することができる。

さらに、本例の凍結解除装置では、振動モータ３２の振動を電磁リレー１０の筐体１７から筐体１７内部の固定端子１６などに伝達して、凍結が生じている固定端子１６を振動させるようにしているので、凍結発生箇所である固定端子１６などの共振周波数が、電磁リレー１０の可動部分の重量や慣性による物理的な限界点を超える高い周波数の場合であっても、固定端子１６などに自己の共振周波数に合致する周波数の振動を発生させて、効率的に凍結を解除することができる。

なお、以上の説明では、電磁リレー１０の筐体１７内部の固定端子１６に凍結が生じていることを前提としているが、本例の凍結解除装置のように、自己の振動を電磁リレー１０の筐体１７から筐体１７内の凍結発生箇所に伝達する振動モータ３２などの振動発生装置を用いる場合には、例えば、筐体１７内部の鉄心１３などに凍結が生じて、可動端子１５を固定端子１６に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることができない場合であっても、筐体１７内部の凍結発生箇所に適切に振動を発生させて、凍結を解除することができる。

また、以上の説明では、振動モータ３２などの振動発生装置に、電磁リレー１０の筐体１７内部の凍結発生箇所の共振周波数に合致した周波数の振動を発生させるようにしているが、電磁リレー１０の筐体１７の共振周波数に合致した周波数の振動を発生させて、筐体１７を大きな振幅で振動させるようにしても、筐体１７内部の凍結を解除する上で有効である。

以上、本発明に係る電磁リレーの凍結解除装置の具体例を第１乃至第４の実施例として詳しく説明したが、以上の各実施例は本発明の一適用例を例示したものであり、本発明の技術的範囲は、以上の各実施例の説明で開示した内容に限定されるものではなく、これらの開示から容易に導き得る様々な代替技術も含まれることは勿論である。

例えば、上述した各実施例においては、コントロールユニット２０が、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態が不良であり、且つ、電磁リレー１０の筐体１７内部が凍結に至る温度状態にあると推定される場合に、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が生じているものと判定するようにしているが、可動端子１５と固定端子１６との間の電気的導通状態のみに基づいて、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が生じているか否かを判定するようにしてもよいし、電磁リレー１０の筐体１７内部の温度状態のみに基づいて、筐体１７内部に凍結が生じているか否かを判定するようにしてもよい。

また、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が生じているか否かの判定は、例えば、可動端子１５と固定端子１６との衝突音を集音マイクで検出し、正常時の衝突音と凍結発生時の衝突音とを比較するといった手法で行うようにしてもよい。

さらに、例えば、電磁リレー１０の一対の固定端子１６のうちの１つに電気的に接続された電気負荷２の動作状況を確認することで、電磁リレー１０の筐体１７内部に凍結が生じているか否かを判定するといった手法を採用するようにしてもよい。

本発明の適用対象となる電磁リレーの内部構造を模式的に示す断面図である。 電磁リレーの可動端子が固定端子に近接する方向に移動して接点同士が接触している状態を示す断面図である。 第１実施例の凍結解除装置を説明するための構成図である。 第１実施例の凍結解除装置において、電磁リレーの筐体内部の凍結を解除するためにコントロールユニットにより実行される一連の処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施例の凍結解除装置において、電磁リレーの筐体内部の凍結を解除するためにコントロールユニットにより実行される一連の処理の流れを示すフローチャートである。 第３実施例の凍結解除装置において、電磁リレーの筐体内部の凍結を解除するためにコントロールユニットにより実行される一連の処理の流れを示すフローチャートである。 第４実施例の凍結解除装置を説明するための構成図である。 第４実施例の凍結解除装置において、振動発生手段として用いられる振動モータを示す斜視図である。 第４実施例の凍結解除装置において、電磁リレーの筐体内部の凍結を解除するためにコントロールユニットにより実行される一連の処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 電磁リレー
１１ 励磁コイル
１５ 可動端子
１６ 固定端子
１７ 筐体
２０ コントロールユニット
２１ 凍結状態判定手段
２２ 振動発生手段
２３ 振動モータ制御手段
３１ 温度センサ
３２ 振動モータ

Claims (9)

1. 励磁コイルと可動端子と固定端子とが筐体内に収容され、前記励磁コイルの電磁誘導作用により前記可動端子が前記固定端子に対して近接離間する方向に移動することでスイッチングが行われる車両用の電磁リレーの凍結解除装置であって、
   前記筐体内部に凍結が生じているか否かを判定する凍結状態判定手段と、
   前記凍結状態判定手段により、前記筐体内部に凍結が生じていると判定されたときに、前記筐体又は前記筐体内部の凍結発生箇所に振動を発生させる振動発生手段とを備えることを特徴とする車両用の電磁リレーの凍結解除装置。
2. 前記振動発生手段は、前記筐体又は前記筐体内部の凍結発生箇所に、これら筐体又は凍結発生箇所の共振周波数に合致した周波数の振動を発生させることを特徴とする請求項１に記載の車両用の電磁リレーの凍結解除装置。
3. 前記振動発生手段は、前記励磁コイルに対する電圧の印加と停止とを繰り返し、前記可動端子を前記固定端子に対して近接離間する方向に繰り返し移動させることで、前記筐体又は前記筐体内部の凍結発生箇所に振動を発生させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用の電磁リレーの凍結解除装置。
4. 前記振動発生手段は、前記励磁コイルに対して印加する電圧を、通常のスイッチング操作の際に前記励磁コイルに対して印加される電圧よりも高電圧とすることを特徴とする請求項３に記載の車両用の電磁リレーの凍結解除装置。
5. 前記振動発生手段は、前記励磁コイルに対して電圧を印加する時間を、電圧の印加を停止する時間よりも長い時間に設定することを特徴とする請求項３に記載の車両用の電磁リレーの凍結解除装置。
6. 前記振動発生手段は、当該振動発生手段自身の振動を前記筐体又は前記筐体内部の凍結発生箇所に伝達することで、前記筐体又は前記筐体内部の凍結発生箇所に振動を発生させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用の電磁リレーの凍結解除装置。
7. 前記凍結状態判定手段は、前記可動端子を前記固定端子に対して近接する方向に移動させた際の前記可動端子と前記固定端子との間の電気的導通状態を判定することで、前記筐体内部に凍結が生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用の電磁リレーの凍結解除装置。
8. 前記凍結状態判定手段は、前記筐体の温度又は前記筐体外部に露出している部材の温度に基づいて、前記筐体内部に凍結が生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用の電磁リレーの凍結解除装置。
9. 励磁コイルと可動端子と固定端子とが筐体内に収容され、前記励磁コイルの電磁誘導作用により前記可動端子が前記固定端子に対して近接離間する方向に移動することでスイッチングが行われる車両用の電磁リレーの前記筐体内部に凍結が生じた際に、当該電磁リレーの凍結を解除する凍結解除方法であって、
   前記筐体内部に凍結が生じているか否かを判定する第１のステップと、
   前記第１のステップにおいて前記筐体内部に凍結が生じていると判定されたときに、前記筐体又は前記筐体内部の凍結発生箇所に振動を発生させる第２のステップとを有することを特徴とする車両用の電磁リレーの凍結解除方法。

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