JP5408316B1 - 電磁継電器制御ユニットおよび電磁継電器制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁継電器をより適切に制御する電磁継電器制御ユニットを提供する。
【解決手段】リレー制御ユニットは、温度検出回路１１を介して検出したリレー６の温度、隣接する他のリレーのオンオフ状態、振動センサ４により検出された振動の値、電圧監視回路５により監視されたコイル電圧などの外部情報を算出し、算出した情報に基づいて、リレー６に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する制御回路２ａを備える。
【選択図】図１２

Description

本発明は、励磁コイルに電流を印加して接点を開閉させる電磁継電器を制御する電磁継電器制御ユニットおよび電磁継電器制御方法に関する。

従来、電磁継電器を制御する制御ユニットでは、定格電力を供給して電磁継電器をオンさせた後、電磁継電器のオン状態を保持するために、励磁コイルへの印加電圧を動作電圧以下、復帰電圧以上とする構成が知られている（特許文献１）。

この電磁継電器制御ユニットは、半導体スイッチング素子をオンしたときのコレクタ電流により励磁コイルに動作電圧以上の電圧を印加して電磁継電器にオン動作を行わせるリレー駆動回路であって、電磁継電器のオン動作後、そのオン動作を保持する場合の励磁コイルへの印加電圧が動作電圧以下、復帰電圧以上となるように回路構成されている。

このように構成された電磁継電器制御ユニットは、電磁継電器のオン動作後、そのオン動作を保持する際に消費電力を抑えることができる。

特開平１１−３０６９４３号公報（１９９９年１１月５日公開）

しかしながら、前述した構成の電磁継電器制御ユニットは、電磁継電器の周囲の温度、振動等の環境の変化に応じて、電磁継電器の制御特性が変化するため、電磁継電器の周囲の環境の変化に応じて、より適切に電磁継電器を制御することが困難であるという問題がある。

本発明の目的は、電磁継電器の周囲の環境の変化に応じて、より適切に電磁継電器を制御することができる電磁継電器制御ユニットおよび電磁継電器制御方法を提供することにある。

本発明に係る電磁継電器制御ユニットは、接点を開閉するために定格電力が供給される励磁コイルを有する１個以上の電磁継電器を制御する電磁継電器制御ユニットであって、前記定格電力を前記励磁コイルに供給して前記電磁継電器をオンさせた後、ＰＷＭ制御により前記電磁継電器のオン状態を保持する制御回路を備え、前記制御回路は、外部情報に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することを特徴とする。
この特徴により、電磁継電器の温度や振動、隣接する電磁継電器の影響、励磁コイルに印加される電圧などの電磁継電器の周囲の環境の変化に応じて、電磁継電器を適切に制御することができる。

本発明に係る電磁継電器制御ユニットは、前記励磁コイルの抵抗値を検出して前記電磁継電器の温度を算出するための温度検出回路とを備え、前記制御回路は、前記温度検出回路から前記励磁コイルの抵抗値に対応する電圧を検出して、前記電磁継電器の温度を算出し、前記算出した電磁継電器の温度に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することが好ましい。

この特徴により、接点を開閉するために定格電力が供給される励磁コイルの抵抗値を検出して電磁継電器の温度を算出する。このため、簡単な構成で電磁継電器の温度に応じたより適切な制御を行うことができる。

本発明に係る電磁継電器制御ユニットでは、前記温度検出回路は、前記制御回路により制御されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子と前記励磁コイルとの間に配置された固定抵抗とを含むことが好ましい。

なお、スイッチング素子とはトランジスタ、FET、フォトカプラ、リレー等の外部からの入力信号に基づいてオンオフ動作する開閉器をいう。
上記構成により、励磁コイルに対応する電圧を簡単な構成で検出することができる。

本発明に係る電磁継電器制御ユニットでは、前記制御回路は、前記スイッチング素子をオンした後、前記固定抵抗の前記励磁コイル側の電圧を測定し、前記測定した電圧に基づいて前記電磁継電器の温度を算出することが好ましい。

上記構成により、電磁継電器の動作前に電磁継電器の温度を検出することが好ましい。

本発明に係る電磁継電器制御ユニットでは、前記制御回路は、前記スイッチング素子をオンした後、前記固定抵抗の前記励磁コイル側の電圧を測定し、過渡応答状態の電圧に基づいて、前記接点の溶着の有無を判定するとともに、定常状態の電圧に基づいて前記電磁継電器の温度を算出することが好ましい。

上記構成により、励磁コイルの抵抗成分によって電磁継電器の温度を検出すると共に、励磁コイルの誘導成分によって接点の溶着の有無を検出することができる。

本発明に係る電磁継電器制御ユニットでは、前記励磁コイルに前記定格電力を供給するための駆動スイッチング素子を有する駆動回路をさらに備え、前記制御回路は、前記スイッチング素子をオンした後、前記駆動スイッチング素子をオフし、前記測定した電圧に基づいて前記電磁継電器の温度を算出することが好ましい。

上記構成により、電磁継電器の動作中に電磁継電器の温度を検出することができる。

本発明に係る電磁継電器制御ユニットでは、前記電磁継電器は、互いに隣接して並列に接続された複数の電磁継電器であり、前記制御回路は、前記複数の電磁継電器のうちの一つに隣接する他の電磁継電器のオンオフ状態に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することが好ましい。

上記構成により、前記複数の電磁継電器のうちの一つに隣接する他の電磁継電器のオンオフ状態に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値が変更される。電磁継電器の制御特性は、隣接する他の電磁継電器のオンオフ状態により影響を受ける。このため、隣接する他の電磁継電器のオンオフ状態に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値が変更することにより、電磁継電器の周囲の環境の変化に応じて、より適切に電磁継電器を制御することができる。

本発明に係る電磁継電器制御ユニットでは、前記電磁継電器に加わる振動を検出する振動センサを備え、前記制御回路は、前記振動センサにより検出された振動の値に応じて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することが好ましい。

上記構成により、電磁継電器に加わる振動に応じて、より適切に電磁継電器を制御することができる。

本発明に係る電磁継電器制御ユニットでは、前記励磁コイルに印加される電圧を監視する電圧監視回路を備え、前記制御回路は、前記電圧監視回路により監視された電圧に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することが好ましい。

上記構成により、接点を開閉するために定格電力が供給される励磁コイルに印加される電圧に応じて、より適切に電磁継電器を制御することができる。

本発明に係る電磁継電器制御方法は、接点を開閉するために定格電力が供給される励磁コイルを有する１個以上の電磁継電器を制御する電磁継電器制御方法であって、前記定格電力を前記励磁コイルに供給して前記電磁継電器をオンさせた後、ＰＷＭ制御により前記電磁継電器のオン状態を保持する制御工程を包含し、前記制御工程は、外部情報に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することを特徴とする。

本発明に係る電磁継電器制御方法では、前記励磁コイルの抵抗値を検出して前記電磁継電器の温度を算出するための温度検出工程を含み、前記制御工程は、前記温度検出工程により検出した前記励磁コイルの抵抗値に対応する電圧に基づいて、前記電磁継電器の温度を算出し、前記算出した電磁継電器の温度に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することが好ましい。

本発明に係る電磁継電器制御方法では、前記電磁継電器は、互いに隣接して並列に接続された複数の電磁継電器であり、前記制御工程は、前記複数の電磁継電器のうちの一つに隣接する他の電磁継電器のオンオフ状態に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することが好ましい。

本発明に係る電磁継電器制御方法では、前記電磁継電器に加わる振動を検出する振動検出工程を含み、前記制御工程は、前記振動検出工程により検出された振動の値に応じて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することが好ましい。

本発明に係る電磁継電器制御方法では、前記励磁コイルに印加される電圧を監視する電圧監視工程を含み、前記制御工程は、前記電圧監視工程により監視された電圧に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することが好ましい。

本発明に係る電磁継電器制御ユニットは、外部情報に基づいて、電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する。電磁継電器の制御特性は、温度、振動、隣接する他の電磁継電器のオンオフ状態、励磁コイルに印加される電圧などにより影響を受けるので、これらの外部情報に基づいて、電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することにより、電磁継電器の周囲の環境の変化に応じて、より適切に電磁継電器を制御することができる。

実施の形態１に係るリレー制御ユニットの構成を説明するためのブロック図である。 上記リレー制御ユニットに設けられた駆動回路の構成を説明するためのブロック図である。 上記リレー制御ユニットに設けられた溶着検出回路の構成を説明するためのブロック図である。 上記リレー制御ユニットのＰＷＭ制御の動作を説明するためのブロック図である。 上記ＰＷＭ制御の動作を説明するための波形図である。 上記リレー制御ユニットの溶着検出動作を説明するためのブロック図である。 上記リレー制御ユニットのメモリ書き込み動作を説明するためのブロック図である。 上記リレー制御ユニットの設定値読み出し動作を説明するためのブロック図である。 上記リレー制御ユニットによるリレーの動作順序を説明するための回路図である。 上記リレーの動作順序を説明するためのブロック図である。 上記リレー制御ユニットによる一連の動作コマンドを示す図である。 実施の形態２に係るリレー制御ユニットの構成を説明するためのブロック図である。 上記リレー制御ユニットの動作を示すフローチャートである。 上記リレー制御ユニットの振動値に応じてＰＷＭ制御値を変更する動作を説明するためのグラフである。 上記リレー制御ユニットの電圧に応じてＰＷＭ制御値を変更する動作を説明するためのグラフである。 上記リレー制御ユニットに設けられた溶着検出回路及び駆動回路の構成を示す回路図である。 上記溶着検出回路により励磁コイルの抵抗値を検出して励磁コイルの温度を算出する方法を示すフローチャートである。 上記溶着検出回路により励磁コイルの抵抗値を検出して励磁コイルの温度を算出する他の方法を示すフローチャートである。 上記励磁コイル７の温度を算出する計算式を説明するための図である。 上記リレー制御ユニットにより検出されるリレーのコイルの抵抗値と温度との関係を示すグラフである。 上記リレー制御ユニットのコイルの抵抗値に応じてＰＷＭ制御値を変更する動作を説明するためのグラフである。 上記リレー制御ユニットにより隣接係数を算出する動作を示すフローチャートである。 （ａ）は上記リレー制御ユニットが制御するリレーの外観を示す斜視図であり、（ｂ）は上記リレーが隣接して配置された態様の外観を示す斜視図である。 上記リレー制御ユニットのＰＷＭ値を算出するための方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（実施の形態１）
（リレー制御ユニット１の構成）
図１は、実施の形態１に係るリレー制御ユニット１（電磁継電器制御ユニット）の構成を説明するためのブロック図である。リレー制御ユニット１は、通信部１２を備えている。通信部１２は、ホストコントローラ１５とコマンド、データを送受信する。リレー制御ユニット１には、制御回路２が設けられている。制御回路２は、通信部１２がホストコントローラ１５から受信したコマンドに基づいて、リレーユニット１６に設けられた複数のリレー６（電磁継電器）を、駆動回路１０を介して駆動し、リレー６の温度を、温度検出回路１１を介して検出する。

リレー６は、可動接点８と、固定接点９と、可動接点８をオンオフするために定格電力が駆動回路１０から供給される励磁コイル７とを有している。

リレー制御ユニット１は、表示部１３を有している。表示部１３は、制御回路２によるリレー６の制御状態を表示する。リレー制御ユニット１には、メモリ１４が設けられている。メモリ１４は、各リレー６を制御するために通信部１２がホストコントローラ１５から受信した制御用データを記憶する。

図２は、リレー制御ユニット１に設けられた駆動回路１０の構成を説明するためのブロック図である。駆動回路１０は、トランジスタＴＲ１を有している。トランジスタＴＲ１は、制御回路２からの駆動信号に基づいて、リレー６の励磁コイル７に駆動電流（定格電力）を供給する。

図３は、リレー制御ユニット１に設けられた温度検出回路１１の構成を説明するためのブロック図である。温度検出回路１１は、励磁コイル７に接続された固定抵抗Ｒ１と、固定抵抗Ｒ１に接続されたトランジスタＴＲ２とを有している。励磁コイル７の抵抗成分の温度変化を利用し、駆動回路１０がオフの場合に、制御回路２によってトランジスタＴＲ２をオンした後、固定抵抗Ｒ１の励磁コイル７側の電圧値を測定し、その電圧値を制御回路２で温度に変換している。

なお、温度検出回路１１は、リレー６の可動接点８の溶着の有無の検出にも用いることができる。すなわち、可動接点８の溶着にともなう励磁コイル７のインダクタンスの変化を利用し、制御回路２からトランジスタＴＲ２にステップ入力信号が入力されたときに、励磁コイル７及び固定抵抗Ｒ１に基づく過渡応答信号に基づいて、制御回路２はリレー６の可動接点８の溶着の有無を検出する。

図２および図３のトランジスタＴＲ１、トランジスタＴＲ２は、トランジスタに限ることは無く、ＦＥＴ、フォトカプラ、リレー等の外部からの入力信号に基づいてオンオフ動作するスイッチング素子に置き換えても良い。

（リレー制御ユニット１の動作）
図４は、リレー制御ユニット１のＰＷＭ制御の動作を説明するためのブロック図である。まず、ホストコントローラ１５は、各リレー６の動作を規定する動作コマントと、リレーユニット１６に設けられた複数のリレー６のうちの一つを選択するためのチャネル選択データをリレー制御ユニット１に送信する。そして、リレー制御ユニット１は、ホストコントローラ１５から受信したチャネル選択データに基づいて複数のリレー６のうちの一つを選択する。

図５は、ＰＷＭ制御の動作を説明するための波形図である。リレー制御ユニット１は、選択したリレー６の励磁コイル７に接続された駆動回路１０を動作させて、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間Ｔ１の間、定格電力をリレー６の励磁コイル７に供給して可動接点７をオンする。そして、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間Ｔ２の間、ＰＷＭ制御により１／２程度の電力を供給して可動接点７のオン状態を保持する。

次に、各リレー６の復帰を指示する復帰コマンド（オフのリレー動作コマンド）とチャネル選択データとをホストコントローラ１５はリレー制御ユニット１に送信する。リレー制御ユニット１は、チャネル選択データにより選択したリレー６に接続された駆動回路１０の動作を時刻ｔ３において駆動信号をオフにして停止させる。

図６は、リレー制御ユニット１の溶着検出動作を説明するためのブロック図である。ホストコントローラ１５は、励磁コイル７の可動接点８の溶着を検出する溶着検出コマンドと、複数のリレー６のうちの一つを選択するためのチャネル選択データをリレー制御ユニット１に送信する。そして、リレー制御ユニット１は、溶着検出コマンドとチャネル選択データとを受信し、受信したチャネル選択データに基づいて複数のリレー６のうちの一つを選択する。

次に、リレー制御ユニット１は、温度検出回路（溶着検出回路）１１を動作させてリレー６の可動接点８の溶着の有無を判断する。その後、リレー制御ユニット１は、温度検出回路（溶着検出回路）１１による可動接点８の溶着の有無の判断結果をホストコントローラ１５に送信する。そして、ホストコントローラ１５は、リレー制御ユニット１から送信された可動接点８の溶着の有無の判断結果を受信する。

図７は、リレー制御ユニット１のメモリ書き込み動作を説明するためのブロック図である。リレー制御ユニット１は、各リレー６の設定値をメモリ１４に書き込む。

ホストコントローラ１５は、リレー６を制御するための制御データをメモリ１４に書き込むための書込コマンドと、制御データを書き込むメモリ１４のアドレスと、メモリ１４に書き込む制御データとをリレー制御ユニット１に送信する。

リレー制御ユニット１は、ホストコントローラ１５から送信された書込コマンドとアドレスと制御データとを受信する。そして、リレー制御ユニット１は、ホストコントローラ１５から受信したアドレスに基づいて、ホストコントローラ１５から受信した制御データをメモリ１４に書き込む。次に、リレー制御ユニット１は、制御データの書込み結果データをホストコントローラ１５に送信する。その後、ホストコントローラ１５は、リレー制御ユニット１から送信された書込み結果データを受信する。

図８は、リレー制御ユニット１の設定値読み出し動作を説明するためのブロック図である。リレー制御ユニット１は、メモリ１４に保存されている各リレー６の設定値を読み出す。

ホストコントローラ１５は、メモリ１４からリレー６の制御データを読み出すための読み出しコマンドと、制御データを読み出すためのメモリ１４のアドレスとをリレー制御ユニット１に送信する。そして、リレー制御ユニット１は、ホストコントローラ１５から送信された読み出しコマンドとアドレスとを受信する。次に、リレー制御ユニット１は、ホストコントローラ１５から送信されたアドレスに基づいて、メモリ１４から制御データを読み出す。その後、リレー制御ユニット１は、メモリ１４から読み出した制御データをホストコントローラ１５に送信する。そして、ホストコントローラ１５は、リレー制御ユニット１から送信された制御データを受信する。

図９は、リレー制御ユニット１によるリレーの動作順序を説明するための回路図である。図１０は、リレーの動作順序を説明するためのブロック図である。図１１は、リレー制御ユニットによる一連の動作コマンドを示す図である。

図９を参照すると、電源の正極側端子にリレー６ｂの一端が接続され、リレー６ｂの他端はリレー制御ユニット１に接続されている。リレー６ａの一端は電源の正極側端子に接続され、リレー６ａの他端は抵抗の一端に接続されている。抵抗の他端はリレー制御ユニット１に接続されている。

リレー６ｃの一端は電源の負極側端子に接続され、他端はリレー制御ユニット１に接続されている。リレー６ｂの他端とリレー６ｃの他端との間には静電容量が接続されている。

このような構成では、まず、ホストコントローラ１５が、リレー６ａ・６ｂ・６ｃを予め定められた順番で動作させるためのコマンドをリレー制御ユニット１に送信する。そして、リレー制御ユニット１は、ホストコントローラ１５から送信されたコマンドを受信する。次に、リレー制御ユニット１は、予め記録されたテーブルをメモリ１４から読み出し、下記の手順でリレー６ａ・６ｂ・６ｃを動作させる。

まず、リレー制御ユニット１はリレー６ｃを動作させる。そして、リレー制御ユニット１は１秒間待機する。次に、リレー制御ユニット１はリレー６ａを動作させる。その後、リレー制御ユニット１は５秒間待機する。そして、リレー制御ユニット１はリレー６ｂを動作させる。次に、リレー制御ユニット１は５秒間待機する。

次に、リレー制御ユニット１はリレー６ａを復帰させる。その後、リレー制御ユニット１は１秒間待機する。そして、リレー制御ユニット１はリレー６ｂ・６ｃをＰＷＭ制御する。その後、リレー制御ユニット１は処理を終了する。

（実施の形態２）
（リレー制御ユニット１ａ）
図１２は、実施の形態２に係るリレー制御ユニット１ａ（電磁継電器制御ユニット）の構成を説明するためのブロック図である。前述した構成要素と同一の構成要素は同一の参照符号を付している。これらの構成要素の詳細な説明は省略する。

リレー制御ユニット１ａは、通信部１２を備えている。通信部１２は、ホストコントローラ１５とコマンド、データを送受信する。リレー制御ユニット１ａには、制御回路２ａが設けられている。制御回路２ａは、通信部１２がホストコントローラ１５から受信したコマンドに基づいて、リレーユニット１６に設けられた複数のリレー６（電磁継電器）を、駆動回路１０を介して駆動し、リレー６の溶着を、温度検出回路（溶着検出回路）１１を介して検出する。

リレー６は、可動接点８と、固定接点９と、可動接点８をオンオフするために定格電力が駆動回路１０から供給される励磁コイル７とを有している。

リレー制御ユニット１ａは、表示部１３を有している。表示部１３は、制御回路２ａによるリレー６の制御状態を表示する。リレー制御ユニット１ａには、メモリ１４が設けられている。メモリ１４は、各リレー６を制御するために通信部１２がホストコントローラ１５から受信した制御用データを記憶する。

リレー制御ユニット１ａには、温度検出回路１１に加えて振動センサ４と電圧監視回路５とが設けられている。温度検出回路（溶着検出回路）１１は、リレー６に設けられた励磁コイル７の温度変化によって変化する抵抗値を電圧に変換し、その電圧を制御回路２ａでリレー６の温度に変換する。制御回路２ａは、変換したリレー６の温度に基づいて、リレー６に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する。

振動センサ４は、リレー６に加わる振動を検出する。制御回路２ａは、振動センサ４により検出された振動の値に応じて、リレー６に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する。

電圧監視回路５は、リレー６の励磁コイル７に印加されるコイル電圧を監視する。制御回路２ａは、電圧監視回路５により監視されたコイル電圧に基づいて、リレー６に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する。

（リレー制御ユニット１ａの動作）
（振動係数算出）
図１３は、リレー制御ユニット１ａの動作を示すフローチャートである。まず、リレー６に加わる振動を振動センサ４が検出する（ステップＳ１）。そして、制御回路２ａは、振動センサ４により検出されたリレー６に加わる振動に基づいて、リレー６に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する（ステップＳ２）。

図１４は、リレー６に加わる振動値に応じてＰＷＭ制御値を変更する動作を説明するためのグラフである。振動センサ４により検出されたリレー６に加わる振動が振動値Ｓ１よりも小さい領域は、リレー６の動作が安定な安定領域である。そして、リレー６に加わる振動が振動値Ｓ１以上、定格振動値である振動値Ｓ２以下である領域は、リレー６の動作が不安定な不安定領域である。

制御回路２ａは、振動値が安定領域にあるときはＰＷＭ制御の振動係数ＳＫ＝１に設定する。振動値が不安定領域にあるときは、ＰＷＭ制御の振動係数ＳＫを、図１４に示すように、振動値の増大に応じて線形的に増大させる。例えば、振動値Ｓ２に増大すると、線形係数ＳＫ＝１．５に増大させる。このように、制御回路２ａは、振動センサ４により検出されたリレー６に加わる振動に基づいて、リレー６を制御するＰＷＭの制御値を変更する。

（電圧係数算出）
再び図１３を参照すると、電圧監視回路５が励磁コイル７に印加されるコイル電圧を監視する。そして、制御回路２ａは、電圧監視回路５により監視されたコイル電圧を取得し（ステップＳ３）、このコイル電圧に基づいて、リレー６に対するＰＷＭ制御の電圧係数を算出して変更する（ステップＳ４）。

図１５は、リレー制御ユニット１ａのコイル電圧に応じてＰＷＭ制御値を変更する動作を説明するためのグラフである。横軸はリレー６の励磁コイル７に印加される電圧を示しており、縦軸はリレー６に対するＰＷＭ制御の電圧係数ＶＫを示している。

励磁コイル７に印加される電圧がＶ＝１２Ｖ（定格電圧）であるときは、制御回路２ａはＰＷＭ制御の電圧係数ＶＫ＝１に設定する。励磁コイル７に印加される電圧がＶｈｉｇｈ＝１４．４Ｖ（規格上限電圧）であるときは、制御回路２ａはＰＷＭ制御の電圧係数ＶＫ＝０．８に設定する。励磁コイル７に印加される電圧がＶｌｏｗ＝９．６Ｖ（規格下限電圧）であるときは、制御回路２ａはＰＷＭ制御の電圧係数ＶＫ＝１．２に設定する。このように、制御回路２ａは、励磁コイル７に印加される電圧に応じてＰＷＭの制御値を変更し、電圧が下がると電圧係数を増大させてＰＷＭのオン時間を長くする。

（温度係数算出）
再び図１３を参照すると、温度検出回路１１により励磁コイル７の抵抗値を検出し、制御回路２ａを介してリレー６の温度を取得する（ステップＳ５）。そして、制御回路２ａは、取得したリレー６の温度に基づいて、リレー６に対するＰＷＭ制御の温度係数ＴＫを変更する（ステップＳ６）。

図１６は、リレー制御ユニット１ａに設けられた温度検出回路（溶着検出回路）１１及び駆動回路１０の構成を示す回路図である。駆動回路１０は、トランジスタＴＲ１を有している。トランジスタＴＲ１は、制御回路２ａからの駆動信号に基づいて、リレー６の励磁コイル７に駆動電流（定格電力）を供給する。温度検出回路（溶着検出回路）１１は、励磁コイル７に接続された固定抵抗Ｒ１と、固定抵抗Ｒ１に接続されたトランジスタＴＲ２とを有している。リレー６の可動接点８の溶着の有無に伴う励磁コイル７のインダクタンスの変化を利用し、駆動回路１０がオフの場合に、制御回路２ａからトランジスタＴＲ２にステップ入力信号が入力されたときに、励磁コイル７及び固定抵抗Ｒ１に基づく過渡応答信号に基づいて、制御回路２ａはリレー６の可動接点８の溶着の有無を検出する。

図１７は、温度検出回路（溶着検出回路）１１により励磁コイル７の抵抗値を検出して励磁コイル７の温度を算出する方法を示すフローチャートである。駆動回路１０によりリレー６が動作する前に励磁コイル７の温度を計測する例を図１７は示している。

まず、制御回路２ａは、トランジスタＴＲ２をオンする（ステップＳ２１）。そして、制御回路２ａは１００ｍｓｅｃ以上待機する（ステップＳ２２）。次に、固定抵抗Ｒ１と励磁コイル７との間の点Ｐにおける電圧ＶＲを測定する（ステップＳ２３）。

図１８は、温度検出回路（溶着検出回路）１１により励磁コイル７の抵抗値を検出して励磁コイル７の温度を算出する他の方法を示すフローチャートである。リレー６が動作中に励磁コイル７の温度を計測する例を図１８は示している。

まず、制御回路２ａは、トランジスタＴＲ２をオンする（ステップＳ２４）。そして、制御回路２ａは、駆動回路１０のトランジスタＴＲ１をオフする（ステップＳ２５）。ここで、固定抵抗Ｒ１は、リレー６の保持状態を維持することができる抵抗値であることが必要である。次に、制御回路２ａは１００ｍｓｅｃ以上待機する（ステップＳ２６）。その後、固定抵抗Ｒ１と励磁コイル７との間の点Ｐにおける電圧ＶＲを測定する（ステップＳ２７）。

なお、図１７のステップＳ２２および図１８のステップＳ２６の１００ｍｓｅｃ以上は一例であり、励磁コイル７の抵抗成分を測定するために、固定抵抗Ｒ１と励磁コイル７との間の点Ｐにおける電圧ＶＲが定常状態となる時間を確保できるのであれば、待機時間は変更してもかまわない。

また、図１６ないし図１８のトランジスタＴＲ１、トランジスタＴＲ２は、トランジスタに限ることは無く、ＦＥＴ、フォトカプラ、リレー等の外部からの入力信号に基づいてオンオフ動作するスイッチング素子に置き換えても良い。

図１９は、励磁コイル７の温度を算出する計算式を説明するための図である。リレー６の励磁コイル７の抵抗ＲＬは、下記の式１により求める。

ＲＬ＝Ｒ１×（（ＶＣＣ／ＶＬ）−１） …式１
ここで、
Ｒ１：温度検出回路（溶着検出回路）１１の固定抵抗値、
ＶＣＣ：電源電圧、
ＶＬ：抵抗ＲＬに対応する電圧（ＶＬ＝ＶＣＣ−ＶＲ）、
ＶＲ：抵抗ＲＬと固定抵抗Ｒ１との間の点Ｐにおける電圧、
とする。

図２０は、リレー制御ユニット１ａにより検出されるリレー６の励磁コイル７の抵抗値と温度との関係を示すグラフである。リレー６に設けられた銅線により形成される励磁コイル７の抵抗値と、リレー６の温度との間には、図２０に示すように、線形の関係がある。例えば、励磁コイル７の抵抗値Ｒｒｅｆ＝２５Ω（基準値）である場合は、リレー６の基準温度Ｔｒｅｆ＝２３℃であり、抵抗値Ｒ１＝３１Ω（基準値×１．２４）であるときは、温度Ｔ１＝８５℃であり、抵抗値Ｒ２＝２０．８Ω（基準値×０．８３）であるときは、温度Ｔ２＝−２０℃である。従って、基準温度Ｔｒｅｆ＝２３℃のときの抵抗値Ｒｒｅｆ＝２５Ωと、温度センサ３により検出された励磁コイル７の抵抗値との比に基づいて励磁コイル７の温度を算出することができる。

図２１は、リレー制御ユニット１ａの励磁コイル７の抵抗値に応じてＰＷＭ制御値を変更する動作を説明するためのグラフである。制御回路２ａは、温度センサ３により検出された励磁コイル７の抵抗値に基づいて、図２１に示すように、リレー６に対するＰＷＭ制御の温度係数ＴＫを変更する。

例えば、温度センサ３により検出された励磁コイル７の抵抗値Ｒｒｅｆ＝２５Ω（基準値）であるときは、制御回路２ａはＰＷＭ制御の温度係数ＴＫ＝１に設定する。抵抗値Ｒ１＝３１Ω（基準値×１．２４）であるときは、制御回路２ａはＰＷＭ制御の温度係数ＴＫ＝１．２４に設定する。抵抗値Ｒ２＝２０．８Ω（基準値×０．８３）であるときは、制御回路２ａはＰＷＭ制御の温度係数ＴＫ＝０．８３に設定する。このように、制御回路２ａは、温度センサ３により検出された励磁コイル７の抵抗値に基づいて、リレー６に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する。

（隣接係数算出）
再び図１３を参照すると、制御回路２ａは、複数のリレー６のうちの一つに隣接する他のリレー６のオンオフ状態に基づいて、リレー６のうちの一つに対するＰＷＭ制御の制御値を変更する（ステップＳ７）。

図２２は、リレー制御ユニット１ａにより隣接係数を算出する動作を示すフローチャートである。図２３（ａ）はリレー制御ユニット１ａが制御するリレー６の外観を示す斜視図であり、（ｂ）はリレー６が隣接して配置された態様の外観を示す斜視図である。

図２３を参照すると、リレーユニット１６に設けられたリレー６は、互いに隣接して配置されている。リレー６の制御特性は、リレー６に隣接して配置された他のリレー６のオンオフ状態に基づいて変化する。

図２２を参照すると、まず、制御回路２ａは、複数のリレー６のうちの一つの両側に隣接する２個の他のリレー６がオンしていないか否かを判定する（ステップＳ１１）。隣接する２個の他のリレー６がオンしていないと判断したときは（ステップＳ１１でＹｅｓ）、制御回路２ａはＰＷＭ制御の隣接係数ＲＫ＝１に設定する（ステップＳ１３）。

隣接する２個の他のリレー６のうちの少なくとも一方がオンしていると判定したときは（ステップＳ１１でＮｏ）、隣接する２個の他のリレー６のうちの一方のみがオンしているか否かを判定する（ステップＳ１２）。隣接する２個の他のリレー６のうちの一方のみがオンしていると判定したときは（ステップＳ１２でＹｅｓ）、制御回路２ａはＰＷＭ制御の隣接係数ＲＫ＝０．９９に設定する（ステップＳ１４）。

隣接する２個の他のリレー６のうちの一方のみがオンしていないと判定したときは（ステップＳ１２でＮｏ）、隣接する２個の他のリレー６の両方がオンしていると判断し、制御回路２ａはＰＷＭ制御の隣接係数ＲＫ＝０．９８５に設定する（ステップＳ１５）。

ＰＷＭ制御の隣接係数ＲＫ＝１に設定したとき（ステップＳ１３）、ＰＷＭ制御の隣接係数ＲＫ＝０．９９に設定したとき（ステップＳ１４）、及びＰＷＭ制御の隣接係数ＲＫ＝０．９８５に設定したとき（ステップＳ１５）は、処理を終了する。

このように、リレー６を複数個使用する場合、隣接するリレーのオンオフ状態に応じて、隣接係数を設定してＰＷＭ制御値を変更する。

図２４は、リレー制御ユニット１ａのＰＷＭ値を算出するための方法を説明するための図である。制御回路２ａは、図１４〜図２２を参照して前述した方法により変更した電圧係数ＶＫ、振動係数ＳＫ、温度係数ＴＫ、及び隣接係数ＲＫをＰＷＭ基準値に乗算して得られたＰＷＭ値に基づいてリレー６を制御する。

電圧係数ＶＫ、振動係数ＳＫ、温度係数ＴＫ、及び隣接係数ＲＫをＰＷＭ基準値に乗算する例を示したが、本発明はこれに限定されない。電圧係数ＶＫ、振動係数ＳＫ、温度係数ＴＫ、及び隣接係数ＲＫのいずれかをＰＷＭ基準値に乗算するように構成してもよいし、電圧係数ＶＫ、振動係数ＳＫ、温度係数ＴＫ、及び隣接係数ＲＫの任意の組み合わせをＰＷＭ基準値に乗算するように構成してもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、励磁コイルに電流を印加して接点を開閉させる電磁継電器を制御する電磁継電器制御ユニットに利用することができる。

１ リレー制御ユニット（電磁継電器制御ユニット）
２ 制御回路
３ 温度センサ
４ 振動センサ
５ 電圧監視回路
６ リレー（電磁継電器）
７ 励磁コイル
８ 可動接点
９ 固定接点
１０ 駆動回路
１１ 温度検出回路（溶着検出回路）
１２ 通信部
１３ 表示部
１４ メモリ
１５ ホストコントローラ
１６ リレーユニット
ＴＲ１ トランジスタ（駆動スイッチング素子）
ＴＲ２ トランジスタ（スイッチング素子）

Claims (12)

1. 接点を開閉するために定格電力が供給される励磁コイルを有する１個以上の電磁継電器を制御する電磁継電器制御ユニットであって、
   前記定格電力を前記励磁コイルに供給して前記電磁継電器をオンさせた後、ＰＷＭ制御により前記電磁継電器のオン状態を保持する制御回路を備え、
   前記制御回路は、外部情報に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更し、
   前記励磁コイルの抵抗値を検出して前記電磁継電器の温度を算出するための温度検出回路をさらに備え、
   前記制御回路は、前記温度検出回路から前記励磁コイルの抵抗値に対応する電圧を検出して、前記電磁継電器の温度を算出し、前記算出した電磁継電器の温度に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することを特徴とする電磁継電器制御ユニット。
2. 前記温度検出回路は、前記制御回路により制御されるスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子と前記励磁コイルとの間に配置された固定抵抗とを含む請求項１に記載の電磁継電器制御ユニット。
3. 前記制御回路は、前記スイッチング素子をオンした後、前記固定抵抗の前記励磁コイル側の電圧を測定し、前記測定した電圧に基づいて前記電磁継電器の温度を算出する請求項２に記載の電磁継電器制御ユニット。
4. 前記制御回路は、前記スイッチング素子をオンした後、前記固定抵抗の前記励磁コイル側の電圧を測定し、過渡応答状態の電圧に基づいて、前記接点の溶着の有無を判定するとともに、定常状態の電圧に基づいて前記電磁継電器の温度を算出する請求項２に記載の電磁継電器制御ユニット。
5. 前記励磁コイルに前記定格電力を供給するための駆動スイッチング素子を有する駆動回路をさらに備え、
   前記制御回路は、前記スイッチング素子をオンした後、前記駆動スイッチング素子をオフし、前記測定した電圧に基づいて前記電磁継電器の温度を算出する請求項３に記載の電磁継電器制御ユニット。
6. 前記電磁継電器は、互いに隣接して並列に接続された複数の電磁継電器であり、
   前記制御回路は、前記複数の電磁継電器のうちの一つに隣接する他の電磁継電器のオンオフ状態に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する請求項１に記載の電磁継電器制御ユニット。
7. 前記電磁継電器に加わる振動を検出する振動センサを備え、
   前記制御回路は、前記振動センサにより検出された振動の値に応じて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する請求項１に記載の電磁継電器制御ユニット。
8. 前記励磁コイルに印加される電圧を監視する電圧監視回路を備え、
   前記制御回路は、前記電圧監視回路により監視された電圧に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する請求項１に記載の電磁継電器制御ユニット。
9. 接点を開閉するために定格電力が供給される励磁コイルを有する１個以上の電磁継電器を制御する電磁継電器制御方法であって、
   前記定格電力を前記励磁コイルに供給して前記電磁継電器をオンさせた後、ＰＷＭ制御により前記電磁継電器のオン状態を保持する制御工程を包含し、
   前記制御工程は、外部情報に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更し、
   前記励磁コイルの抵抗値を検出して前記電磁継電器の温度を算出するための温度検出工程を含み、
   前記制御工程は、前記温度検出工程により検出した前記励磁コイルの抵抗値に対応する電圧に基づいて、前記電磁継電器の温度を算出し、前記算出した電磁継電器の温度に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更することを特徴とする電磁継電器制御方法。
10. 前記電磁継電器は、互いに隣接して並列に接続された複数の電磁継電器であり、
    前記制御工程は、前記複数の電磁継電器のうちの一つに隣接する他の電磁継電器のオンオフ状態に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する請求項９に記載の電磁継電器制御方法。
11. 前記電磁継電器に加わる振動を検出する振動検出工程を含み、
    前記制御工程は、前記振動検出工程により検出された振動の値に応じて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する請求項９に記載の電磁継電器制御方法。
12. 前記励磁コイルに印加される電圧を監視する電圧監視工程を含み、
    前記制御工程は、前記電圧監視工程により監視された電圧に基づいて、前記電磁継電器に対するＰＷＭ制御の制御値を変更する請求項９に記載の電磁継電器制御方法。
    

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