JP5084526B2 - 車両用の電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、高電圧バッテリを車両側の負荷に接続するコンタクタを備える車両用の電源装置に関し、とくに、コンタクタの接点溶着を防止すると共に、コンタクタの励磁コイルの消費電力を低減する車両用電源装置に関する。

車両用電源装置は、高電圧バッテリをコンタクタでもって車両側の負荷に接続する。車両側の負荷は、ＤＣ／ＡＣインバータを介してモーターや発電機に接続される。さらに、この負荷は、瞬間的な大電力を供給できるように、大容量のコンデンサを並列に接続している。コンタクタは、車両を走行させる状態、すなわちイグニッションスイッチをオンに切り換える状態でオンに切り換えられて、高電圧バッテリを車両側の負荷に接続する。さらにコンタクタは、異常時にオフに切り換えられて、高電圧の出力電圧を遮断する。また、車両を使用しない状態、たとえば自動車のイグニッションスイッチをオフにする状態でオフに切り換えられて出力を遮断する。また、自動車が衝突した時などにもコンタクタをオフにして出力を遮断して安全性を向上している。

コンタクタがオンに切り換えられるとき、高電圧バッテリは、負荷と並列に接続している大容量のコンデンサをチャージする。このとき、瞬間的に極めて大きなチャージ電流が流れる。大きなチャージ電流は、コンタクタの接点に損傷を与える。とくに、大きなチャージ電流でコンタクタの接点が溶着することがある。接点が溶着すると、コンタクタはオフに切り換えできなくなって、高電圧バッテリを負荷から切り離しできなくする。この弊害を防止するために、コンタクタをオンに切り換える前に、コンデンサをプリチャージするプリチャージ回路を備える電源装置が開発されている（特許文献１参照）。
特開２００１−１２８３０５号公報

特許文献１の公報には、プリチャージ回路を備える電源装置が記載される。プリチャージ回路は、高電圧バッテリと負荷の間に設けられており、電流を制限しながらコンデンサをプリチャージする。このプリチャージ回路は、電流を制限するためのプリチャージ抵抗と、このプリチャージ抵抗に直列に接続しているプリチャージスイッチとを備える。プリチャージ回路は、コンタクタと並列に接続している。プリチャージ回路は、プリチャージスイッチをオンして負荷に接続しているコンデンサをプリチャージする。コンデンサがプリチャージされると、コンタクタの１次側と２次側間の電圧の差が低下する。電圧差が設定電圧よりも低くなると、コンタクタをオンに切り換えて、高電圧バッテリを負荷に接続する。コンタクタをオンに切り換えた後、プリチャージスイッチをオフに切り換える。

この構造の電源装置は、コンタクタから車両側の誘導性負荷に大電流を通電することから、オンオフの切り換え時に接点が溶着する可能性があった。コンタクタの励磁コイルに通電する電装用バッテリの電圧低下（車両の鉛バッテリより供給のため、車両のエアコンやパワーステアリング等の使用負荷が突然増えると電圧が低下する場合がある）等でコンタクタがオンオフを繰り返すチャタリングで接点が溶着することがある。特に、コンタクタがオフからオンに切り換えられたときに大電流が流れて溶着することがある。コンタクタの接点が溶着した場合、高電圧が出力される状態に保持されて安全性が低下すると共に、高電圧バッテリが放電され、最悪、過放電に至る可能性がある。さらに、コンタクタの励磁コイルに通電する電装用バッテリである、車両に搭載している鉛蓄電池の電圧低下により、コンタクタの接点がオフに切り換えられると、高電圧バッテリがモーターに電力を供給できなくなって、車両が停止する等の弊害もある。

さらに、コンタクタやプリチャージスイッチの励磁コイルに通電して接点をオンオフに切り換える構造は、励磁コイルの通電を遮断してオフに切り換える状態で、コイルのインダクタ成分により、励磁コイルに逆起電圧エネルギーが生じる。この逆起電圧エネルギーは、たとえば、リレーの消費電力を約６Ｗとする場合、最大５００Ｖ−１０ｍｓ程度となり、このエネルギーにより制御回路を損傷するおそれがある。このため、従来では、ダイオードやツェナーダイオードを介して励磁コイルに環流させており、このエネルギーを励磁コイルで消費するまでの時間が、リレーをオフにするまでの遅れ時間となり、速やかにリレーをオフにできない問題点があった。

本発明は、このような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、コンタクタのチャタリングを防止して接点の溶着を確実に防止できる車両用の電源装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の大切な目的は、コンタクタの励磁コイルが消費する電力消費を低減して、コンタクタをオン状態とする状態にあって無駄な電力消費を少なくできる車両用の電源装置を提供することにある。
さらにまた、本発明の他の大切な目的は、コンタクタをオフに切り換える状態で、励磁コイルに生じるエネルギーを有効に利用して、コンタクタを速やかにオフに切り換えできる車両用の電源装置を提供することにある。

本発明の車両用の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
車両用の電源装置は、車両を走行させるモーター２２に電力を供給する高電圧バッテリ１と、この高電圧バッテリ１の出力側に接続されて、高電圧バッテリ１を車両側の負荷２０に接続するコンタクタ２と、このコンタクタ２をオンオフに制御する制御回路４とを備え、制御回路４がコンタクタ２をオンに切り換えて、高電圧バッテリ１から負荷２０に電力を供給する。さらに、コンタクタ２が、高電圧バッテリ１のプラス側とマイナス側を負荷２０に接続する第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂを備え、第２のコンタクタ２Ｂをラッチ式リレー１０として、さらに、第２のコンタクタ２Ｂと並列に、負荷２０のコンデンサ２１を充電するプリチャージ回路３を接続している。このプリチャージ回路３は、互いに直列に接続してなるプリチャージ抵抗６とプリチャージリレー５とを備えている。この電源装置は、制御回路４が、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａとプリチャージリレー５の励磁コイル５ａの通電を制御して、第１のコンタクタ２Ａとプリチャージリレー５をオンオフに制御している。さらに、電源装置は、プリチャージリレー５の励磁コイル５ａと並列に、第２のコンタクタ２Ｂであるラッチ式リレー１０のコイル１１を、第１のダイオード１３を介して接続している。この第１のダイオード１３は、制御回路４がプリチャージリレー５の励磁コイル５ａに励磁電流を通電する方向と逆向きに接続している。この電源装置は、制御回路４がプリチャージリレー５の励磁コイル５ａの電流を遮断してプリチャージリレー５をオフに切り換える状態で、この励磁コイル５ａに蓄えられる電流のエネルギーを第１のダイオード１３を介してラッチ式リレー１０のコイル１１に通電して、ラッチ式リレー１０をオンに切り換えている。

本発明の請求項２の車両用の電源装置は、コンタクタ２が、高電圧バッテリ１のプラス側とマイナス側を負荷２０に接続する第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂを備え、第２のコンタクタ２Ｂをラッチ式リレー１０としている。この電源装置は、制御回路４が、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａの通電を制御して、第１のコンタクタ２Ａをオンオフに制御している。さらに、電源装置は、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル
２ａと並列に、第２のコンタクタ２Ｂであるラッチ式リレー１０のコイル１１を、第２のダイオード１４を介して接続している。この第２のダイオード１４は、制御回路４が第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａに励磁電流を通電する方向と逆向きに接続している。この電源装置は、制御回路４が第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａの電流を遮断する状態で、励磁コイル２ａに蓄えられる電流のエネルギーを第２のダイオード１４を介してラッチ式リレー１０の励磁コイル１１に通電して、ラッチ式リレー１０をオフに切り換えている。

本発明の請求項３の車両用の電源装置は、コンタクタ２が、高電圧バッテリ１のプラス側とマイナス側を負荷２０に接続する第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂを備え、第２のコンタクタ２Ｂをラッチ式リレー１０として、さらに、第２のコンタクタ２Ｂと並列に、負荷２０のコンデンサ２１を充電するプリチャージ回路３を接続している。このプリチャージ回路３は、互いに直列に接続してなるプリチャージ抵抗６とプリチャージリレー５とを備えている。この電源装置は、制御回路４が、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａとプリチャージリレー５の励磁コイル５ａの通電を制御して、第１のコンタクタ２Ａとプリチャージリレー５をオンオフに制御している。さらに、電源装置は、プリチャージリレー５の励磁コイル５ａと並列に、第２のコンタクタ２Ｂであるラッチ式リレー１０のコイル１１を、第１のダイオード１３を介して接続している。この第１のダイオード１３は、制御回路４がプリチャージリレー５の励磁コイル５ａに励磁電流を通電する方向と逆向きに接続している。さらに、電源装置は、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａと並列に、第２のコンタクタ２Ｂであるラッチ式リレー１０のコイル１１を、第２のダイオード１４を介して接続している。この第２のダイオード１４は、制御回路４が第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａに励磁電流を通電する方向と逆向きに接続している。この電源装置は、制御回路４がプリチャージリレー５の励磁コイル５ａの電流を遮断してプリチャージリレー５をオフに切り換える状態で、この励磁コイル５ａに蓄えられる電流のエネルギーを第１のダイオード１３を介してラッチ式リレー１０のコイル１１に通電して、ラッチ式リレー１０をオンに切り換えると共に、制御回路４が第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａの電流を遮断する状態で、励磁コイル２ａに蓄えられる電流のエネルギーを第２のダイオード１４を介してラッチ式リレー１０の励磁コイル１１に通電して、ラッチ式リレー１０をオフに切り換えている。

本発明の請求項４の車両用の電源装置は、ラッチ式リレー１０が、接点１２をオンに切り換えるオンコイル１１Ａと、接点１２をオフに切り換えるオフコイル１１Ｂとを備えており、オンコイル１１Ａを、第１のダイオード１３を介してプリチャージリレー５の励磁コイル５ａと並列に接続し、オフコイル１１Ｂを、第２のダイオード１４を介して第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａと並列に接続している。

本発明の請求項５の車両用の電源装置は、ラッチ式リレー１０が、通電する電流の方向を切り換えて、接点１２をオンオフに切り換えるオンオフコイル１１Ｃを備えており、オンオフコイル１１Ｃを、接点１２をオンにする方向に通電する第１のダイオード１３を介してプリチャージリレー５の励磁コイル５ａと並列に接続し、接点１２をオフにする方向に通電する第２のダイオード１４を介して第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａと並列に接続している。

本発明の請求項６の車両用の電源装置は、第２のコンタクタ２Ｂをラッチ式リレー１０として、第１のコンタクタ２Ａを励磁コイル２ａに通電して接点２ｂをオンに保持するリレーとしている。

本発明の車両用の電源装置は、コンタクタのチャタリングを防止して接点の溶着を確実に防止できる特徴がある。それは、コンタクタにラッチ式リレーを使用するからである。ラッチ式リレーは、オンオフに切り換えるときに通電するが、オン又はオフに切り換えられた後は、通電することなくオン又はオフの切り換え状態に保持される。したがって、コンタクタをラッチ式リレーとする電源装置は、イグニッションスイッチがオンに切り換えられて、コンタクタをオンに切り換えた後は、電装用バッテリの電圧低下などでオフに切り換えられることがない。このため、コンタクタは、電装用バッテリの電圧変動でチャタリングすることがなく、これによる接点の溶着を確実に阻止できる。

また、コンタクタのラッチ式リレーは、オンオフに切り換える瞬間にのみコイルに通電して、従来のコンタクタのようにオン状態で励磁コイルに連続して通電する必要がない。このため、コイルが消費する電力消費を低減して、コンタクタをオン状態とする状態にあって無駄な電力消費を少なくできる特徴も実現される。ちなみに、オン状態で約６Ｗの電力を消費するコンタクタをプラス側とマイナス側に設けている従来の電源装置は、コンタクタをオンに保持するために連続して約１２Ｗの電力を消費する。これに対して、本発明の電源装置は、コンタクタをオンに保持するために電力を消費しないことから、この電力消費を削減して省電力にできる。

さらに、本発明の請求項２の車両用の電源装置は、コンタクタが、電圧バッテリのプラス側とマイナス側を負荷に接続する第１のコンタクタ及び第２のコンタクタを備え、第２のコンタクタをラッチ式リレーとして、さらに、第２のコンタクタと並列に、負荷のコンデンサを充電するプリチャージ回路を接続しており、このプリチャージ回路のプリチャージリレーの励磁コイルと並列に第２のコンタクタであるラッチ式リレーのコイルを、第１のダイオードを介して接続しており、制御回路がプリチャージリレーの励磁コイルの電流を遮断する状態で、この励磁コイルに蓄えられる電流のエネルギーをラッチ式リレーのコイルに通電して、ラッチ式リレーをオンに切り換えている。この電源装置は、プリチャージリレーの励磁コイルに蓄える電流のエネルギーを有効に利用し、さらに第２のコンタクタであるラッチ式リレーをオフからオンに制御する専用の回路を設けることなく、第２のコンタクタを最適なタイミングでオンに切り換えできる。すなわち、簡単な回路構成としながら、さらに省電力に第２のコンタクタをオフからオンに制御できる。

さらに、本発明の請求項３の車両用の電源装置は、コンタクタが、電圧バッテリのプラス側とマイナス側を負荷に接続する第１のコンタクタ及び第２のコンタクタを備え、第２のコンタクタをラッチ式リレーとしており、第１のコンタクタの励磁コイルと並列に第２のコンタクタであるラッチ式リレーのコイルを、第２のダイオードを介して接続しており、制御回路が第１のコンタクタの励磁コイルの電流を遮断する状態で、この励磁コイルに蓄えられる電流のエネルギーをラッチ式リレーのコイルに通電して、ラッチ式リレーをオフに切り換えている。この電源装置は、第１のコンタクタの励磁コイルに蓄える電流のエネルギーを有効に利用し、さらに第２のコンタクタであるラッチ式リレーをオンからオフに制御する専用の回路を設けることなく、第２のコンタクタを最適なタイミングでオフに切り換えできる。すなわち、簡単な回路構成としながら、さらに省電力に第２のコンタクタをオンからオフに制御できる。

さらに、本発明の請求項４の電源装置は、プリチャージリレーと第１のコンタクタの励磁コイルに蓄える電流のエネルギーを有効に利用し、さらに第２のコンタクタであるラッチ式リレーをオンオフに制御する専用の回路を設けることなく、第２のコンタクタを最適なタイミングでオンからオフに、さらにオフからオンに切り換えできる。すなわち、簡単な回路構成としながら、さらに省電力に第２のコンタクタを最適タイミングでオンからオフに、またオフからオンに制御できる。

さらにまた、本発明の請求項２ないし４の車両用の電源装置は、第１のコンタクタまたはプリチャージリレーの電流を遮断する状態で、励磁コイルに蓄えられる電流のエネルギーを第２のコンタクタであるラッチ式リレーのコイルに通電してラッチ式リレーを切り換えるので、励磁コイルに生じるエネルギーを専用の回路で消費することなく有効に利用して、第１のコンタクタやプリチャージリレーを速やかに切り換えできる。

本発明の請求項７の車両用の電源装置は、第１のコンタクタを励磁コイルに通電して接点をオンに保持するリレーとしているので、第１のコンタクタを速やかにオフに切り換えて、高電圧バッテリの出力電圧を遮断できる特徴がある。この車両用の電源装置は、クラッシュ等の故障時において、車両の安全性を保証できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は車両用の電源装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１に示す車両用の電源装置は、ハイブリッドカーに搭載され、あるいは電気自動車に搭載されて、モーター２２を駆動して車両を走行させる。この図の電源装置は、高電圧バッテリ１と、この高電圧バッテリ１の出力側に接続されて、負荷２０への電力供給を制御するコンタクタ２と、このコンタクタ２をオンに切り換えるに先だって、負荷２０のコンデンサ２１をプリチャージするプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３とコンタクタ２を制御する制御回路４とを備える。

負荷２０は、大容量のコンデンサ２１と、このコンデンサ２１に並列に接続されたＤＣ／ＡＣインバータ２３と、このＤＣ／ＡＣインバータ２３を介して接続されるモーター２２である。コンデンサ２１は、コンタクタ２をオンに切り換える状態で、高電圧バッテリ１と共に、ＤＣ／ＡＣインバータ２３に電力を供給する。とくに、コンデンサ２１からは、ＤＣ／ＡＣインバータ２３に瞬間的に大電力を供給する。このため、高電圧バッテリ１に並列にコンデンサ２１を接続することで、ＤＣ／ＡＣインバータ２３に供給できる瞬間電力を大きくできる。コンデンサ２１からＤＣ／ＡＣインバータ２３に供給できる電力は、静電容量に比例するので、このコンデンサ２１には、たとえば３０００〜６０００μＦと極めて大きい静電容量のものが使用される。放電状態にある大容量のコンデンサ２１が、出力電圧の高い高電圧バッテリ１に接続されると、瞬間的に極めて大きいチャージ電流が流れる。コンデンサ２１のインピーダンスが極めて小さいからである。

高電圧バッテリ１は、ＤＣ／ＡＣインバータ２３を介して、車両を走行させるモーター２２を駆動する。モーター２２に大電力を供給できるように、高電圧バッテリ１は多数の二次電池７を直列に接続して出力電圧を高くしている。二次電池７は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池が使用される。ただ、二次電池には、ニッケルカドミウム電池などの充電できる全ての電池を使用できる。高電圧バッテリ１は、モーター２２に大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を２００〜４００Ｖと高くしている。ただし、電源装置は、ＤＣ／ＡＣインバータでもって、高電圧バッテリの電圧を昇圧して、モーターに電力を供給することもできる。この電源装置は、直列に接続する二次電池の個数を少なくして、高電圧バッテリの出力電圧を低くできる。したがって、高電圧バッテリは、たとえば出力電圧を１００〜４００Ｖとすることができる。

コンタクタ２は、高電圧バッテリ１の出力側に接続されて、高電圧バッテリ１を車両側の負荷２０に接続する。コンタクタ２は、高電圧バッテリ１のマイナス側とプラス側を負荷２０に接続する第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂを備える。図の車両用電源装置は、高電圧バッテリ１のプラス側に第２のコンタクタ２Ｂを接続して、マイナス側に第１のコンタクタ２Ａを接続している。ただし、本発明の車両用電源装置は、第１のコンタクタを高電圧バッテリのプラス側に接続して、第２のコンタクタをマイナス側に接続することもできる。

第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂは、同時に同じタイミングでオンには切り換えられない。コンデンサ２１を充電する極めて大きな突入電流が、コンタクタ２に損傷を与え、コンタクタ２を溶着させる等の弊害があるからである。電源装置は、第１のコンタクタ２Ａとプリチャージリレー５をオンに切り換えて、プリチャージ回路３でコンデンサ２１を充電した後、第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換える。大きな突入電流を制限して、コンタクタ２を溶着などの故障から保護するためである。プリチャージ回路３は、第２のコンタクタ２Ｂと並列に接続している。プリチャージ回路３は、電流を制限しながらコンデンサ２１をプリチャージする。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６とプリチャージリレー５を直列に接続している。

プリチャージ抵抗６は、負荷２０のコンデンサ２１を充電するプリチャージ電流を制限する。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６の電気抵抗を大きくしてプリチャージ電流を小さくできる。たとえば、プリチャージ抵抗６を１０Ω、高電圧バッテリ１の出力電圧を４００Ｖとする電源装置は、プリチャージ電流の最大値が４０Ａとなる。プリチャージ抵抗６は、大きくしてプリチャージ電流の最大値を小さくできる。ただ、プリチャージ抵抗６が大きくなると、コンデンサ２１をプリチャージする時間が長くなる。プリチャージ電流が小さくなるからである。

制御回路４は、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た後、第１のコンタクタ２Ａとプリチャージリレー５をオンに切り換えてコンデンサ２１をプリチャージした後、プラス側に接続している第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換える。図２に示す第１のコンタクタ２Ａとプリチャージリレー５は、励磁コイル２ａ、５ａに通電して接点２ｂ、５ｂをオンに保持するリレーである。第１のコンタクタ２Ａとプリチャージリレー５は、制御回路４でオンオフに切り換えられる。第１のコンタクタ２Ａは、制御回路４が励磁コイル２ａに通電する状態で接点２ｂがオンに保持され、励磁コイル２ａへの通電が遮断される状態で接点２ｂがオフに切り換えられる。プリチャージリレー５は、制御回路４が励磁コイル５ａに通電する状態で接点５ｂがオンに保持され、励磁コイル５ａへの通電が遮断される状態で接点５ｂがオフに切り換えられる。

図２の電源装置は、プリチャージリレー５の励磁コイル５ａの通電を制御するスイッチング素子１５と、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａの通電を制御するスイッチング素子１７を備える。プリチャージリレー５の励磁コイル５ａとスイッチング素子１５は、直列に接続されており、この直列回路を車両に搭載される電装用バッテリ１９に接続している。また、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａとスイッチング素子１７は、直列に接続されており、この直列回路を車両に搭載される電装用バッテリ１９に接続している。これらのスイッチング素子１５、１７は、制御回路４でオンオフに制御している。制御回路４は、スイッチング素子１５をオンに切り換えてプリチャージリレー５の接点５ｂをオン、スイッチング素子１５をオフに切り換えてプリチャージリレー５の接点５ｂをオフに切り換える。また、スイッチング素子１７をオンに切り換えて第１のコンタクタ２Ａの接点２ｂをオン、スイッチング素子１７をオフに切り換えて第１のコンタクタ２Ａの接点２ｂをオフに切り換える。図のスイッチング素子１５、１７はトランジスタとしている。ただし、スイッチング素子には、トランジスタ以外の半導体スイッチング素子、たとえばＦＥＴも使用でき、またリレーも使用できる。

さらに、図２の電源装置は、励磁コイル２ａ、５ａの電流を遮断する状態でコイルのインダクタ成分により励磁コイル２ａ、５ａに生じる逆起電圧エネルギーで、トランジスタであるスイッチング素子１５、１７が損傷するのを阻止するために、スイッチング素子１５、１７のアース側を、ダイオード１６、１８を介して励磁コイル５ａ、２ａの電源側に接続している。これらのダイオード１６、１８は、電源である電装用バッテリ１９からの電流がスイッチング素子１５、１７のアース側に流れるのを阻止する方向に接続している。この構造は、励磁コイル５ａ、２ａをオフに切り換えるときに、励磁コイル５ａ、２ａに蓄えられる電流のエネルギーが、トランジスタであるスイッチング素子１５、１７に流れるのを阻止して、スイッチング素子１５、１７が損傷するのを有効に防止すると共に、励磁コイル５ａ、２ａに蓄えられる電流のエネルギーを、ラッチ式のリレー１０のコイル１１に確実に供給する。

第２のコンタクタ２Ｂはラッチ式リレー１０である。ラッチ式リレー１０は、コイル１１に通電して接点１２をオン又はオフに切り換えた後、切り換えられた状態にラッチ、すなわち保持される。したがって、オンからオフに、あるいはオフからオンに切り換えるときにコイル１１に通電されるが、切り換えた後は、コイル１１の電流を遮断して接点１２を切り換えた状態に保持する。ラッチ式リレー１０は、永久磁石をＮＳに磁化する方向を変更して、接点１２をオン、又はオフに保持する。

図２のラッチ式リレー１０は、接点１２をオンに切り換えるオンコイル１１Ａと、接点１２をオフに切り換えるオフコイル１１Ｂとを備えている。オンコイル１１Ａに通電すると、接点１２はオンに切り換えられる。ラッチ式リレー１０は、接点１２をオンに切り換えた後、オンコイル１１Ａに通電することなく接点１２がオンに保持される。また、オフコイル１１Ｂに通電すると、接点１２はオフに切り換えられる。ラッチ式リレー１０は、接点１２をオフに切り換えた後、オフコイル１１Ｂに通電することなく接点１２がオフに保持される。

図２の制御回路４は、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａと、プリチャージリレー５の励磁コイル５ａの通電を制御して、第１のコンタクタ２Ａとプリチャージリレー５をオンオフに制御して、第２のコンタクタ２Ｂのラッチ式リレー１０を制御する。すなわち、制御回路４は、第２のコンタクタ２Ｂであるラッチ式リレー１０を直接に制御することなく、プリチャージリレー５の励磁コイル５ａと第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａに蓄えられる電流のエネルギーで第２のコンタクタ２Ｂを制御する。

この図のラッチ式リレー１０は、プリチャージリレー５の励磁コイル５ａと並列に、第１のダイオード１３を介してオンコイル１１Ａを接続している。すなわち、オンコイル１１Ａと第１のダイオード１３との直列回路を、プリチャージリレー５の励磁コイル５ａと並列に接続している。第１のダイオード１３は、制御回路４がプリチャージリレー５の励磁コイル５ａに励磁電流を通電する方向と逆向きに接続している。すなわち、プリチャージリレー５の接点５ｂをオンにするようにプリチャージリレー５の励磁コイル５ａに通電する電流は、オンコイル１１Ａに流れないように第１のダイオード１３を接続している。制御回路４がプリチャージリレー５の励磁コイル５ａの電流を遮断してプリチャージリレー５をオフに切り換える状態で、プリチャージリレー５の励磁コイル５ａに蓄えられる電流のエネルギーを第１のダイオード１３を介してラッチ式リレー１０のオンコイル１１Ａに通電して、ラッチ式リレー１０はオンに切り換えられる。

さらに、図２のラッチ式リレー１０は、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａと並列に、第２のダイオード１４を介してオフコイル１１Ｂを接続している。すなわち、オフコイル１１Ｂと第２のダイオード１４との直列回路を、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａと並列に接続している。第２のダイオード１４は、制御回路４が第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａに励磁電流を通電する方向と逆向きに接続している。すなわち、第１のコンタクタ２Ａの接点２ｂをオンにするように第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａに通電する電流は、オフコイル１１Ｂに流れないように第２のダイオード１４を接続している。制御回路４が第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａの電流を遮断して第１のコンタクタ２Ａをオフに切り換える状態で、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａに蓄えられる電流のエネルギーを第２のダイオード１４を介してラッチ式リレー１０のオフコイル１１Ｂに通電して、ラッチ式リレー１０はオフに切り換えられる。

図３のラッチ式リレー１０は、通電する電流の方向を切り換えて、接点１２をオンオフに切り換えるオンオフコイル１１Ｃを備えている。このラッチ式リレー１０は、オンオフコイル１１Ｃを、接点１２をオンに切り換える方向に通電する第１のダイオード１３を介してプリチャージリレー５の励磁コイル５ａと並列に接続され、接点１２をオフにする方向に通電する第２のダイオード１４を介して第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａと並列に接続している。

図３のラッチ式リレー１０は、プリチャージリレー５がオフになると、プリチャージリレー５の励磁コイル５ａの電流のエネルギーで、オンオフコイル１１Ｃに、接点１２をオンに切り換える方向に通電されて、接点１２をオンに切り換える。また、第１のコンタクタ２Ａがオフに切り換えられると、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａの電流のエネルギーで、オンオフコイル１１Ｃに、接点１２をオフに切り換える方向に通電されて、接点１２をオフに切り換える。

図２と図３の電源装置は、以下の動作をして、図４に示すタイミングで、第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂとプリチャージリレー５をオンオフに切り換える。
（１）イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、制御回路４は第１のコンタクタ２Ａとプリチャージリレー５をオンに切り換えて、負荷２０のコンデンサ２１をプリチャージ充電する。
（２）コンデンサ２１がプリチャージされると、制御回路４はプリチャージリレー５をオフに切り換える。プリチャージリレー５がオフに切り換えられると、プリチャージリレー５の励磁コイル５ａに流れていた電流が、図２においてはラッチ式リレー１０のオンコイル１１Ａに供給されて、また、図３においてはラッチ式リレー１０のオンオフコイル１１Ｃをオンに切り換える方向に供給されて、第２のコンタクタ２Ｂであるラッチ式リレー１０の接点１２がオンに切り換えられる。
この状態で、第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂがオンに切り換えられて、高電圧バッテリ１のプラス側とマイナス側が車両側の負荷２０に接続される。
（３）イグニッションスイッチがオフに切り換えられ、あるいは異常な状態となって、コンタクタ２をオフに制御するとき、制御回路４は第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａに流れていた電流を遮断して第１のコンタクタ２Ａをオフに切り換える。第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａの電流が遮断されると、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａに流れていた電流が、図２においてはラッチ式リレー１０のオフコイル１１Ｂに供給されて、また、図３においてはラッチ式リレー１０のオンオフコイル１１Ｃをオフに切り換える方向に供給されて、ラッチ式リレー１０の接点１２がオフに切り換えられる。
したがって、第１のコンタクタ２Ａの励磁コイル２ａの電流を遮断して第１のコンタクタ２Ａをオフに切り換えると、第２のコンタクタ２Ｂであるラッチ式リレー１０もオフに切り換えられる。

図２と図３の電源装置は、プリチャージリレー５をオフにしてラッチ式リレー１０をオンに切り換え、さらに、第１のコンタクタ２Ａをオフに切り換えてラッチ式リレー１０をオフに切り換える。したがって、制御回路４は、ラッチ式リレー１０を直接に制御する回路を必要としない。ただ、本発明の電源装置は、制御回路でもって、ラッチ式リレーのコイルに、接点をオンに切り換える電流を流し、また、接点をオフに切り換える電流を流すことで、ラッチ式リレーをオンオフに切り換えることもできる。

また、図２と図３の電源装置は、第２のコンタクタ２Ｂをラッチ式リレー１０として、第１のコンタクタ２Ａをラッチ式リレーとしない。すなわち、第１のコンタクタ２Ａには励磁コイル２ａに連続して通電して接点２ｂをオンに保持するリレーを使用する。この電源装置は、第１のコンタクタ２Ａを速やかにオフに切り換えて、高電圧バッテリ１の出力電圧を遮断できる特徴がある。ただ、本発明は、第１のコンタクタと第２のコンタクタの両方をラッチ式リレーとすることができる。この電源装置は、制御回路でもって、第１のコンタクタと第２のコンタクタであるラッチ式リレーのコイルに、オンに切り換える電流と、オフに切り換える電流を流して、接点をオンオフに切り換える。

本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。 第１のコンタクタ及び第２のコンタクタとプリチャージリレーを制御する構造の一例を示す回路図である。 第１のコンタクタ及び第２のコンタクタとプリチャージリレーを制御する構造の他の一例を示す回路図である。 第１のコンタクタ及び第２のコンタクタとプリチャージリレーをオンオフに切り換えるタイミングチャートである。

符号の説明

１…高電圧バッテリ
２…コンタクタ ２Ａ…第１のコンタクタ
２ａ…励磁コイル
２ｂ…接点
２Ｂ…第２のコンタクタ
３…プリチャージ回路
４…制御回路
５…プリチャージリレー ５ａ…励磁コイル
５ｂ…接点
６…プリチャージ抵抗
７…二次電池
１０…ラッチ式リレー
１１…コイル １１Ａ…オンコイル
１１Ｂ…オフコイル
１１Ｃ…オンオフコイル
１２…接点
１３…第１のダイオード
１４…第２のダイオード
１５…スイッチング素子
１６…ダイオード
１７…スイッチング素子
１８…ダイオード
１９…電装用バッテリ
２０…負荷
２１…コンデンサ
２２…モーター
２３…ＤＣ／ＡＣインバータ

Claims (6)

1. 車両を走行させるモーター(22)に電力を供給する高電圧バッテリ(1)と、この高電圧バッテリ(1)の出力側に接続されて、高電圧バッテリ(1)を車両側の負荷(20)に接続するコンタクタ(2)と、このコンタクタ(2)をオンオフに制御する制御回路(4)とを備え、制御回路(4)がコンタクタ(2)をオンに切り換えて、高電圧バッテリ(1)から負荷(20)に電力を供給するようにしてなり、
   前記コンタクタ(2)をラッチ式リレー(10)とする車両用の電源装置であって、
   前記コンタクタ(2)が、高電圧バッテリ(1)のプラス側とマイナス側を負荷(20)に接続する第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)を備え、第２のコンタクタ(2B)はラッチ式リレー(10)で、さらに、第２のコンタクタ(2B)と並列に、負荷(20)のコンデンサ(21)を充電するプリチャージ回路(3)を接続しており、このプリチャージ回路(3)は、互いに直列に接続してなるプリチャージ抵抗(6)とプリチャージリレー(5)とを備え、
   制御回路(4)が、第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)とプリチャージリレー(5)の励磁コイル(5a)の通電を制御して、第１のコンタクタ(2A)とプリチャージリレー(5)をオンオフに制御すると共に、プリチャージリレー(5)の励磁コイル(5a)と並列に第２のコンタクタ(2B)であるラッチ式リレー(10)のコイル(11)を、第１のダイオード(13)を介して接続しており、この第１のダイオード(13)は、制御回路(4)がプリチャージリレー(5)の励磁コイル(5a)に励磁電流を通電する方向と逆向きに接続しており、制御回路(4)がプリチャージリレー(5)の励磁コイル(5a)の電流を遮断してプリチャージリレー(5)をオフに切り換える状態で、この励磁コイル(5a)に蓄えられる電流のエネルギーを第１のダイオード(13)を介してラッチ式リレー(10)のコイル(11)に通電して、ラッチ式リレー(10)をオンに切り換えるようにしてなる車両用の電源装置。
2. 車両を走行させるモーター(22)に電力を供給する高電圧バッテリ(1)と、この高電圧バッテリ(1)の出力側に接続されて、高電圧バッテリ(1)を車両側の負荷(20)に接続するコンタクタ(2)と、このコンタクタ(2)をオンオフに制御する制御回路(4)とを備え、制御回路(4)がコンタクタ(2)をオンに切り換えて、高電圧バッテリ(1)から負荷(20)に電力を供給するようにしてなり、
   前記コンタクタ(2)をラッチ式リレー(10)とする車両用の電源装置であって、
   前記コンタクタ(2)が、高電圧バッテリ(1)のプラス側とマイナス側を負荷(20)に接続する第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)を備え、第２のコンタクタ(2B)をラッチ式リレー(10)としており、
   制御回路(4)が、第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)の通電を制御して、第１のコンタクタ(2A)をオンオフに制御すると共に、第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)と並列に第２のコンタクタ(2B)であるラッチ式リレー(10)のコイル(11)を、第２のダイオード(14)を介して接続しており、この第２のダイオード(14)は、制御回路(4)が第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)に励磁電流を通電する方向と逆向きに接続しており、制御回路(4)が第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)の電流を遮断する状態で、励磁コイル(2a)に蓄えられる電流のエネルギーを第２のダイオード(14)を介してラッチ式リレー(10)のコイル(11)に通電して、ラッチ式リレー(10)をオフに切り換えるようにしてなる車両用の電源装置。
3. 車両を走行させるモーター(22)に電力を供給する高電圧バッテリ(1)と、この高電圧バッテリ(1)の出力側に接続されて、高電圧バッテリ(1)を車両側の負荷(20)に接続するコンタクタ(2)と、このコンタクタ(2)をオンオフに制御する制御回路(4)とを備え、制御回路(4)がコンタクタ(2)をオンに切り換えて、高電圧バッテリ(1)から負荷(20)に電力を供給するようにしてなり、
   前記コンタクタ(2)をラッチ式リレー(10)とする車両用の電源装置であって、
   前記コンタクタ(2)が、高電圧バッテリ(1)のプラス側とマイナス側を負荷(20)に接続する第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)を備え、第２のコンタクタ(2B)はラッチ式リレー(10)で、さらに、第２のコンタクタ(2B)と並列に、負荷(20)のコンデンサ(21)を充電するプリチャージ回路(3)を接続しており、このプリチャージ回路(3)は、互いに直列に接続してなるプリチャージ抵抗(6)とプリチャージリレー(5)とを備え、
   制御回路(4)が、第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)とプリチャージリレー(5)の励磁コイル(5a)の通電を制御して、第１のコンタクタ(2A)とプリチャージリレー(5)をオンオフに制御すると共に、プリチャージリレー(5)の励磁コイル(5a)と並列に第２のコンタクタ(2B)であるラッチ式リレー(10)のコイル(11)を、第１のダイオード(13)を介して接続しており、この第１のダイオード(13)は、制御回路(4)がプリチャージリレー(5)の励磁コイル(5a)に励磁電流を通電する方向と逆向きに接続しており、さらに、第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)と並列に第２のコンタクタ(2B)であるラッチ式リレー(10)のコイル(11)を、第２のダイオード(14)を介して接続しており、この第２のダイオード(14)は、制御回路(4)が第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)に励磁電流を通電する方向と逆向きに接続しており、
   制御回路(4)が、プリチャージリレー(5)の励磁コイル(5a)の電流を遮断してプリチャージリレー(5)をオフに切り換える状態で、この励磁コイル(5a)に蓄えられる電流のエネルギーを第１のダイオード(13)を介してラッチ式リレー(10)のコイル(11)に通電して、ラッチ式リレー(10)をオンに切り換え、第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)の電流を遮断する状態で、励磁コイル(2a)に蓄えられる電流のエネルギーを第２のダイオード(14)を介してラッチ式リレー(10)のコイル(11)に通電して、ラッチ式リレー(10)をオフに切り換えるようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. 前記ラッチ式リレー(10)が接点(12)をオンに切り換えるオンコイル(11A)と、接点(12)をオフに切り換えるオフコイル(11B)とを備えており、オンコイル(11A)が第１のダイオード(13)を介してプリチャージリレー(5)の励磁コイル(5a)と並列に接続されて、オフコイル(11B)が第２のダイオード(14)を介して第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)と並列に接続されてなる請求項３に記載される車両用の電源装置。
5. 前記ラッチ式リレー(10)が、通電する電流の方向を切り換えて、接点(12)をオンオフに切り換えるオンオフコイル(11C)を備えており、オンオフコイル(11C)が、接点(12)をオン
   にする方向に通電する第１のダイオード(13)を介してプリチャージリレー(5)の励磁コイル(5a)と並列に接続され、接点(12)をオフにする方向に通電する第２のダイオード(14)を介して第１のコンタクタ(2A)の励磁コイル(2a)と並列に接続されてなる請求項３に記載される車両用の電源装置。
6. 前記第２のコンタクタ(2B)がラッチ式リレー(10)で、前記第１のコンタクタ(2A)が励磁コイル(2a)に通電して接点(2b)をオンに保持するリレーである請求項１ないし５のいずれかに記載される車両用の電源装置。
   

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