JP6211932B2 - 継電器およびジャンクションブロック - Google Patents
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Description
A−1.電力システムの構成:
図1は、本発明の第1実施形態における電力システム(電気回路)1の構成を概略的に示す説明図である。この電力システム1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車といった車両に搭載される。電力システム1は、直流電源としての蓄電池2と、車両の駆動輪を駆動するモータ4と、蓄電池2とモータ4との間に介在する電力変換装置3とを備える。電力変換装置3は、インバータおよびコンバータとしての機能を有する。蓄電池2からモータ4に駆動のための電力が供給されるとき(蓄電池2の放電時)には、電力変換装置3により変換された三相交流電力がモータ4に供給される。また、モータ4で回生したエネルギーによって蓄電池2を充電するときには、電力変換装置3により変換された直流電力が蓄電池2に蓄電される。
A−2−1.継電器100の全体構成:
図3ないし図8は、第1実施形態における継電器100の構成を示す説明図である。図3は、継電器100の正面図であり、図4は、継電器100の斜視図であり、図5は、継電器100の断面図であり、図6は、継電器100の断面斜視図であり、図7は、継電器100の部分(図5において破線で囲んだ部分)拡大断面図であり、図8は、継電器100の部分平面図である。各図には、方向を特定するために互いに直交するXYZ軸を示している。以下では、便宜的に、Z軸正方向(後述の可動接触子50の可動接点58が固定端子10の固定接点18に近づく方向)を上方向と呼び、Z軸負方向を下方向と呼ぶ。継電器100の設置姿勢に応じて、各軸に対応する方向は変化し得る。図5−7においては、プラス側主継電器5およびプリチャージ用継電器6はいずれもオフ状態である。図6では、プリチャージ用継電器6の一部の構成の図示を省略している。
図5および図6に示すように、プラス側主継電器5は、Y軸方向に沿って並ぶ一対の固定端子10と、固定端子10の下方に設けられた可動接触子50と、可動接触子50をZ軸方向に沿って上下に移動させる駆動機構90と、内側に気密空間99を形成する容器92とを備える。以下では、一対の固定端子10のうち、蓄電池2(図1参照)からモータ4に電力が供給される際に電流が流入する側の固定端子10を第1の固定端子10Wと呼び、電流が流出する側を第2の固定端子10Xと呼ぶ。第1の固定端子10Wと第2の固定端子10Xとを特に区別する必要のない場合には、単に固定端子10と呼ぶ。
プリチャージ用継電器6の構成は、上述したプラス側主継電器5の構成と同様である。すなわち、図5ないし図7に示すように、プリチャージ用継電器6は、一対の固定端子610と、可動接触子650と、可動接触子650をZ軸方向に沿って上下に移動させる駆動機構690とを備える。プラス側主継電器5において駆動機構90が可動接触子50を上下に移動させるときの動作と同様にして、プリチャージ用継電器6の駆動機構690が可動接触子650を上下に移動させることにより、固定端子610の固定接点618と可動接触子650の可動接点658とが接触したオン状態と接触しないオフ状態との切り替えが行われるプリチャージ用継電器6のオン状態では、一方の固定端子610と他方の固定端子610とが可動接触子650を介して電気的に接続される。なお、図8には、上方向から見た一対の固定端子610と可動接触子650との位置関係を図示している。
図3ないし図8に示すように、抵抗体7(第1の抵抗体7Wおよび第2の抵抗体7X)は、プラス側主継電器5の第1の容器20の外側表面に形成されている。本実施形態では、抵抗体7は、スクリーン印刷によって形成されるため、膜状である。なお、膜状とは、幅に対する厚さの比が1/5以下であることを意味する。また、抵抗体7の幅とは、抵抗体7が形成された表面(第1の容器20の外側表面)に平行な方向に沿った抵抗体7の寸法を意味し、抵抗体7の厚さとは、抵抗体7が形成された表面に垂直な方向に沿った抵抗体7の寸法を意味する。
プリチャージ用継電器6が、固定端子610の固定接点618と可動接触子650の可動接点658とが接触したオン状態となると、図7に示すように、プラス側主継電器5の第1の固定端子10Wから順に、第1の抵抗体7W、プリチャージ用継電器6の第1の固定端子610W、プリチャージ用継電器6の可動接触子650、プリチャージ用継電器6の第2の固定端子610X、第2の抵抗体7Xを経由して、プラス側主継電器5の第2の固定端子10Xに至る電気経路(プリチャージ用経路)R2を電流Iが流れる。一方、プリチャージ用継電器6がオフ状態となると、プリチャージ用経路が遮断される。
本実施形態の継電器100では、制限抵抗用の2つの抵抗体7がプラス側主継電器5の第1の容器20の外側表面に形成されているため、プリチャージ用経路に電流が流れる際に抵抗体7から発生する熱を比較的熱容量の大きい第1の容器20に逃がすことによって効果的に熱引きを行うことができる。第1の容器20は、可動接触子のように動くものではないため、軽量化の要請は少なく、熱容量を増やすことは比較的容易である。そのため、素子の温度上昇を抑制するために抵抗体7の線径を大きくしたり線長を長くしたりするなどの対策が不要となり、抵抗体7の小型化を実現することができる。また、本実施形態の継電器100では、抵抗体7がプリチャージ用継電器6の可動接触子650に固定されることがないため、可動接触子650を軽量化することができ、外部からの衝撃による誤作動といった不具合の発生可能性を抑制することができる。また、本実施形態の継電器100では、抵抗体7がプラス側主継電器5と一体として設けられるため、抵抗体7がプラス側主継電器5とは別体として設けられる場合と比較して、ジャンクションブロック130への組み付け工数の低下や装置の小型化、コスト抑制を実現できる上に、各部品を電気的に接続するためのバスバーや配線を削減して装置構成の簡素化を実現することができる。
図9ないし図11は、第1実施形態の変形例における継電器100の構成を示す説明図である。図9は、継電器100の斜視図であり、図10は、継電器100を構成するプラス側主継電器5の断面図であり、図11は、継電器100の部分平面図である。
図12は、本発明の第2実施形態における電力システム1aの構成を概略的に示す説明図である。第2実施形態における電力システム1aは、プラス側主継電器5および抵抗体7が一体の装置(継電器100a)として構成されているがプリチャージ用継電器6は継電器100aとは別体として構成されている点、および、抵抗体7がプリチャージ用継電器6の両側ではなく片側(蓄電池2のプラス端子側)のみに設けられている点が、図1に示した第1実施形態の電力システム1とは異なる。第2実施形態における電力システム1aのその他の構成は、第1実施形態と同様である。
図14は、第2実施形態の変形例における継電器100aの構成を示す説明図である。第2実施形態の変形例における継電器100aは、プリチャージ用端子150の構成が、上述した第2実施形態と異なっている。具体的には、第2実施形態の変形例では、プリチャージ用端子150は、屈曲部152を有するクランク形状(断面が略Z状の形状)となっている。また、プラス側主継電器5の第1の容器20の側面部23に溝26が形成されており、プリチャージ用端子150の一部(端部)が、溝26内に収容された状態で第1の容器20と例えばろう付けにより接合されている。第2実施形態の変形例における継電器100aでは、上述した第2実施形態と同様に、抵抗体7の一端部は、第1の固定端子10Wと電気的に接続されており、抵抗体7の他端部は、プリチャージ用端子150と電気的に接続されている。
なお、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態として実現することが可能であり、例えば次のような変形例としても実現可能である。
上記実施形態において、継電器100が使用される電力システム1の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、電力システム1は、さらにヒューズを備えているとしてもよい。また、上記実施形態では、継電器100はハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される電力システム1に使用されるとしているが、継電器100は他の用途(例えば太陽光発電装置用)にも使用可能である。
上記実施形態における継電器100の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記各実施形態では、抵抗体7は第1の容器20の外側表面に形成されているとしているが、抵抗体7は第1の容器20自身の内部に埋め込まれるとしてもよい。例えば、絶縁材料を用いて第1の容器20の形状に形成した部材の外側表面に抵抗体7を形成した後、抵抗体7の外側表面にガラスや樹脂でコーティングを行うことにより、抵抗体7が第1の容器20自身の内部に埋め込まれた構成を実現することができる。この場合には、絶縁材料で形成した部材とコーティングとの組み合わせが第1の容器20に相当すると言える。あるいは、絶縁材料を用いて形成した第1の容器20自身の内部に抵抗体7を埋め込むとしてもよい。抵抗体7を第1の容器20自身の内部に埋め込んでも、抵抗体7から効果的に熱引きを行うことができると共に、抵抗体7をプラス側主継電器5と一体構成とすることができるため、上記各実施形態と同様の効果を奏する。
2…蓄電池
3…電力変換装置
4…モータ
5…プラス側主継電器
6…プリチャージ用継電器
7…抵抗体
8…マイナス側主継電器
9…平滑コンデンサ
10…固定端子
12…接続口
13…フランジ部
14…本体部
17…ダイヤフラム部
18…固定接点
19…固定接触部
20…第1の容器
21…上底部
22…貫通孔
23…側面部
26…溝
30…接合部材
32…ベース部材
40…コイル用容器
42…コイルボビン
44…コイル
50…可動接触子
58…可動接点
60…ロッド
60b…規制部
62…第1のばね
64…第2のばね
70…固定鉄心
72…可動鉄心
80…鉄心用容器
82…ガイド部
90…駆動機構
92…容器
99…気密空間
100…継電器
102…台座部
104…輪
110…取付機構
120…永久磁石
130…ジャンクションブロック
140…バスバー
150…プリチャージ用端子
152…屈曲部
610…固定端子
618…固定接点
650…可動接触子
658…可動接点
690…駆動機構
Claims (6)
- それぞれ主固定接点を有する導電性の2つの主固定端子と、各前記主固定接点にそれぞれ対応する2つの主可動接点を有する導電性の主可動接触子と、前記主可動接触子を移動させて各前記主可動接点が対応する前記主固定接点と接触する状態と接触しない状態とを切り換える主駆動用部材と、前記2つの主固定端子を支持する第1の容器と、を備える継電器において、
前記第1の容器の外側表面に形成され、または前記第1の容器自身の内部に埋め込まれ、前記2つの主固定端子の一方である第1の主固定端子と電気的に接続される制限抵抗用の第1の抵抗体を備えることを特徴とする、継電器。 - 請求項1に記載の継電器において、さらに、
前記第1の容器に支持され、それぞれ副固定接点を有する導電性の2つの副固定端子と、
各前記副固定接点にそれぞれ対応する2つの副可動接点を有する導電性の副可動接触子と、
前記副可動接触子を移動させて各前記副可動接点が対応する前記副固定接点と接触する状態と接触しない状態とを切り換える副駆動用部材と、を備え、
前記2つの副固定端子の一方である第1の副固定端子は、前記第1の抵抗体を介して前記第1の主固定端子と電気的に接続され、
前記2つの副固定端子の他方である第2の副固定端子は、前記2つの主固定端子の他方である第2の主固定端子と電気的に接続されることを特徴とする、継電器。 - 請求項2に記載の継電器において、さらに、
前記第1の容器の外側表面に形成され、または前記第1の容器自身の内部に埋め込まれた制限抵抗用の第2の抵抗体を備え、
前記第2の副固定端子は、前記第2の抵抗体を介して前記第2の主固定端子と電気的に接続されることを特徴とする、継電器。 - 請求項2または請求項3に記載の継電器において、
前記第1の主固定端子と前記第1の副固定端子との間の距離は、前記第1の主固定端子と前記第2の副固定端子との間の距離より長いことを特徴とする、継電器。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の継電器において、
前記抵抗体は膜状であることを特徴とする、継電器。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の継電器を収容したジャンクションブロック。
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