JP6641439B1 - 電磁リレー氷結解消システム - Google Patents
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Abstract
Description
そして、電磁リレーは、種々の電子制御ユニット(ECU)やアクチュエータ等に電源を供給したり起動信号等を送信する等して、車両が始動したり、走行したり、曲がったり、停止するなどといった車両の基本的な機能を支えている。
エンジン等の内燃機関を備える車両の場合、これらの電磁リレーを内燃機関の近傍等に配置することで電磁リレーに氷結が生じることを抑制することができるが、内燃機関を備えない電気自動車等では、電磁リレーの氷結の問題が生じやすくなる。
そして、接点の表面に氷の粒等が形成されると、氷が邪魔をして金属同士が接触できなくなり電気的に導通できなくなるため、電磁リレーを介して電源を供給したり信号を送信する等の動作を行うことができなくなる。
そこで、例えば特許文献1では、電磁リレーが氷結した際に、電磁リレーのオン/オフを繰り返し、電磁リレーの内部で可動片を往復移動させて接点の表面に付着した氷の粒や氷膜を砕いて取り除くこと(ハンマリング)で、電気的な接続を確立することが記載されている。
しかし、ハンマリングを行うと電磁リレーのオン/オフの回数が増え、電磁リレーの作動耐久回数を使い切ってしまう可能性があるため、電磁リレーに氷結が生じているか否かを判定して氷結が生じている場合にのみハンマリングを行うように構成される場合が多い。そのため、電磁リレーの氷結解消のためにハンマリングを用いる場合、通常、電磁リレーに氷結が生じているか否かを判定するための判定回路を新たに設けることが必要になる。
このように構成すれば、電磁リレーの氷結の発生は抑制することが可能であるが、電磁リレーの使用後にも電流を流し続けるため、エネルギーロスが発生し、電気自動車の場合、電費の悪化につながってしまう。
なお、希ガスを封入する等して氷結しにくくした電磁リレーもあるが、通常、高価でありコストアップにつながる。
電磁リレーの氷結を解消するための電磁リレー氷結解消システムにおいて、
共通端子と、常開端子と、常閉端子とを備え、前記共通端子と前記常開端子とが接続されると電源供給手段から電機設備に電源を供給する前記電磁リレーと、
前記電磁リレーのオン/オフを制御する制御回路と、
を備え、
前記電磁リレーは、オンの状態では可動片により前記共通端子と前記常開端子とが接続され、オフの状態では前記可動片により前記共通端子と前記常閉端子とが接続され、
前記制御回路は、前記電磁リレーがオフの状態で、前記可動片により接続されている前記共通端子と前記常閉端子との間で通電させ、前記常開端子の表面に付着している氷を溶かして前記電磁リレーの氷結を解消することを特徴とする。
前記電磁リレーは、励磁状態になると前記可動片の接続先を前記常閉端子から前記常開端子に切り替える励磁コイルを備え、
前記制御回路は、前記励磁コイルを励磁させることで前記電磁リレーをオンの状態にすることを特徴とする。
前記電磁リレーの前記常閉端子に、スイッチを介して電気抵抗が接続されており、
前記制御回路は、前記電磁リレーがオフの状態で、前記スイッチを閉じて前記電磁リレーの前記共通端子と前記常閉端子との間で通電させることで当該電磁リレーの氷結を解消することを特徴とする。
前記電磁リレーの前記常閉端子に、前記制御回路の冗長用の配線が接続されており、
前記制御回路は、前記電磁リレーがオフの状態で、当該制御回路の内部回路を起動させて前記電磁リレーの前記共通端子と前記常閉端子との間で通電させることで当該電磁リレーの氷結を解消することを特徴とする。
2つの前記電磁リレーが1つの前記電機設備にそれぞれ接続されており、かつ、前記2つの電磁リレーはそれぞれオンの状態になると前記電機設備に電源を供給するように構成されており、
前記制御回路は、一方の前記電磁リレーがオフの状態で、他方の前記電磁リレーをオンの状態にして当該他方の電磁リレーから前記電機設備に電源を供給させることで、前記電機設備を介して前記一方の電磁リレーに電流を流し、当該一方の電磁リレーの前記共通端子と前記常閉端子との間で通電させることで当該一方の電磁リレーの氷結を解消することを特徴とする。
本発明に係る電磁リレー氷結解消システム1では、例えば電気自動車の始動時に、直ぐに電磁リレーをオンせず、電磁リレーがオフの状態で、可動片により接続されている共通端子と常閉端子(NC端子、ノーマリークローズ端子ともいう。)との間で通電させて可動片等を発熱させて、電機設備に接続されている常開端子(NO端子、ノーマリーオープン端子ともいう。)の表面に付着している氷を溶かすことで電磁リレーの氷結を解消するようになっている。
なお、以下では、電磁リレー氷結解消システムが電気自動車に設けられている場合を例示して説明するが、電磁リレー氷結解消システムを設ける対象は電気自動車でなくてもよい。また、以下では、電機設備が電気自動車の駆動系部品(インバータ等)やモータであり、電源供給手段が電気自動車の補機バッテリ等である場合について説明するが、本発明はこの場合に限定されない。
例えば、電気自動車では、図1に示すように、インバータ等の駆動系部品10が電磁リレー100を介して補機バッテリ11に接続されており、電気自動車の始動時に、補機バッテリ11から電磁リレー100を介して駆動系部品10に電源を供給して駆動系部品10を起動するように構成される場合がある。
なお、駆動系部品10の起動後は、駆動系部品10に電源を供給する電源供給手段が補機バッテリ11から図示しないメインバッテリ等に切り替えられる。
そして、共通端子100Aが補機バッテリ11に接続され、常開端子100Bが駆動系部品10に接続されている。
そして、制御回路12は、励磁コイル100Dに電流を流して励磁コイル100Dを励磁させることで、可動片100Cを常開端子100Bと接続させ、電磁リレー100の共通端子100Aと常開端子100Bとを接続させて、補機バッテリ11から駆動系部品10に電源を供給させる。
このようにして、制御回路12は、励磁コイル100Dへの電流の供給と供給の停止とを切り替えることで、電源供給手段(補機バッテリ11やメインバッテリ等)から駆動系部品10への電源の供給と供給の停止とを切り替えるように構成される。
本実施形態では、電磁リレー13は、図1に示した従来の場合のような2接点リレーではなく、図2に示すように、3接点リレーが用いられる。
なお、通常、2接点リレーと3接点リレーは外形が同じであるため、従来の2接点リレーの受け口に何らの改変を加えることなく3接点リレーを嵌め込んで使用することができる。
電磁リレー13の励磁コイル13Eには、制御回路12が接続されている。
そして、制御回路12は、励磁コイル13Eを励磁させたり励磁を停止させたりすることで、電磁リレー13のオン/オフを制御するとともに、可動片13Dの接続先を常開端子13Bと常閉端子13Cとの間で切り替えることができるようになっている。
そのため、電磁リレー13がオンの状態(励磁コイル13Eが励磁されている状態)では、可動片13Dにより共通端子13Aと常開端子13Bとが接続される。
そのため、電磁リレー13がオフの状態(励磁コイル13Eの励磁が停止されている状態)では、可動片13Dにより共通端子13Aと常閉端子13Cとが接続される。
そのため、制御回路12により電磁リレー13がオンの状態とされ、可動片13Dにより共通端子13Aと常開端子13Bとが接続されると、電磁リレー13を介して電源供給手段(補機バッテリ11やメインバッテリ等)から駆動系部品10に電源が供給される状態になる。そのため、電気自動車の始動時に電磁リレー13がオンされると、補機バッテリ11から駆動系部品10に電源が供給されて駆動系部品10が起動する。
本実施形態では、以上のようにして、制御回路12により電磁リレー13のオン/オフが制御されることで、電源供給手段(補機バッテリ11やメインバッテリ等)から駆動系部品10への電源の供給、停止が制御されるようになっている。
図2に示すように、本実施形態では、電磁リレー13の常閉端子13Cに、スイッチ20を介して電気抵抗21が接続されている。そして、制御回路12によりスイッチ20が開閉されるようになっている。
なお、図2では、スイッチ20や電気抵抗21を制御回路12内に設ける場合が示されているが、スイッチ20や電気抵抗21を制御回路12の外部に設けるように構成することも可能である。
本実施形態では、制御回路12は、この状態(すなわち電磁リレー13がオフの状態)で、スイッチ20を閉じて、可動片13Dにより接続されている共通端子13Aと常閉端子13Cとの間で通電させる。
本実施形態では、このようにして、電磁リレー13の氷結を解消するようになっている。
なお、電気自動車が始動される直前の時点では、電磁リレー13はオフの状態とされており、可動片13Dの接続先は常閉端子13Cになっている。また、この時点で、電磁リレー13の常開端子13Bの表面に氷が付着していて電磁リレー13が氷結しているものとする。
そのため、可動片13D等の近傍にある常開端子13Bが加熱されて、常開端子13Bの表面に付着している氷が溶け、電磁リレー13の氷結が解消する。
本実施形態に係る電磁リレー氷結解消システム1では、このようにして、電磁リレー13の氷結が確実に解消される。
そのため、補機バッテリ11から電磁リレー13を介して駆動系部品10に電源が確実に供給され、駆動系部品10が起動する。
このように、本実施形態では、電磁リレー13がオフの状態で氷結が解消されるため、前述した従来の場合のようにハンマリングを行う必要がない。そのため、電磁リレー13のオン/オフの回数を増加させることなく電磁リレー13の氷結を解消させることが可能となる。
そのため、可動片13D等の温度が急激に上昇するため、可動片13D等の近傍の常開端子13Bが急速に加熱されて、常開端子13Bの表面に付着している氷が溶ける。そのため、電磁リレー13の氷結がごく短時間で解消する。
このように、本実施形態に係る電磁リレー氷結解消システム1では、電磁リレー13を流れる電流が大きくなるとしても非常に短い時間しか流れないため、電磁リレー13の氷結解消のための補機バッテリ11のエネルギーロスを的確に抑制することが可能となる。
そのため、システムに新たに大掛かりな装置や回路を設けることなく、簡素な変更を加えるだけで電磁リレー13の氷結を的確に解消することが可能となる。
そのため、乗員がイグニション操作を行って電気自動車を始動させると、従来の場合とほとんど同時に電磁リレー13がオンの状態に切り替わり駆動系部品10が起動するため、乗員は、電磁リレー13が氷結していたことや電磁リレー13の氷結の解消処理が行われたことに気づかずに、違和感なく電気自動車を始動させることが可能となるといった効果も得られる。
また、従来から、制御回路に冗長用(バックアップ用)の配線等が設けられる場合がある。
例えば図1に示した制御システムでは、図3に示すように、補機バッテリ11や図示しないメインバッテリ等と制御回路12の内部回路12Aとを結ぶメインの配線14に対して冗長用の配線15が設けられる場合がある。
なお、以下では、第1の実施形態と同じ部材等については第1の実施形態の場合と同じ符号を付して表す。また、第1の実施形態と同じ部材等については説明を省略する場合がある。
本実施形態においても、電磁リレー13は、共通端子13Aと、常開端子13Bと、常閉端子13Cと、可動片13Dと、励磁コイル13Eとを備える3接点リレーが用いられる。そして、電磁リレー13の励磁コイル13Eには、制御回路12が接続されており、励磁コイル13Eの励磁及び励磁の停止(すなわち電磁リレー13のオン/オフ)が制御回路12により制御される。
なお、電磁リレー13がオフの状態では、図4に示すように、可動片13Dにより共通端子13Aと常閉端子13Cとが接続されている。
そして、制御回路12は、電磁リレー13がオフの状態で、内部回路12Aを起動させることで、電磁リレー13の共通端子13Aと常閉端子13Cとの間で通電させる。
本実施形態では、このようにして、電磁リレー13の氷結を解消するようになっている。
そのため、補機バッテリ11から電磁リレー13を介して駆動系部品10に電源が確実に供給され、駆動系部品10が起動する。
このように、本実施形態では、電磁リレー13がオフの状態で氷結が解消されるため、前述した従来の場合のようにハンマリングを行う必要がない。そのため、電磁リレー13のオン/オフの回数を増加させることなく電磁リレー13の氷結を解消させることが可能となる。
そのため、可動片13D等の温度が急激に上昇するため、可動片13D等の近傍の常開端子13Bが急速に加熱されて、常開端子13Bの表面に付着している氷が溶ける。そのため、電磁リレー13の氷結がごく短時間で解消する。
このように、本実施形態に係る電磁リレー氷結解消システム2では、電磁リレー13を流れる電流が大きくなるとしても非常に短い時間しか流れないため、電磁リレー13の氷結解消のための補機バッテリ11のエネルギーロスを的確に抑制することが可能となる。
そのため、システムに新たに大掛かりな装置や回路を設けることなく、簡素な変更を加えるだけで電磁リレー13の氷結を的確に解消することが可能となる。
そのため、図示を省略するが、例えば、冗長用の配線15の制御回路12内部の部分や制御回路12と電磁リレー13との間の部分に電気抵抗を設けて、電磁リレー13に流れる電流の量をコントロールするように構成することも可能である。
しかし、電磁リレー13をオンの状態にした後、制御回路12が、例えば駆動系部品10との間で通信を行って駆動系部品10が作動しているか否かを確認したり、あるいは電磁リレー13と駆動系部品10との間の配線の電圧を計測して補機バッテリ11の電圧(例えば12V)がその配線に印加されているか否かを確認する等して、電磁リレー13の氷結が解消されたか否かを確認するように構成することも可能である。
第1及び第2の実施形態では、電源供給手段である補機バッテリ11から電機設備である駆動系部品10での経路の途中に設けられた電磁リレー13の氷結を解消する場合について説明したが、本発明に係る電磁リレー氷結解消システムは他の制御システムに適用することも可能である。
そして、電気自動車30のインレット31の内部にはモータ32(後述する図6参照)が設けられており、例えば、充電ガン40をインレット31に装着した状態でモータ32を所定角度だけ正転させると充電ガン40がインレット31にロックされ、モータ32を所定角度だけ反転させると充電ガン40のロックが解除されるように構成される。
なお、以下では、第1の実施形態や第2の実施形態と同じ部材等については第1の実施形態等の場合と同じ符号を付して表す。また、第1の実施形態等と同じ部材等については説明を省略する場合がある。
そして、ロックリレー16とアンロックリレー17の共通端子16A、17Aがそれぞれモータ32に接続されている。なお、ロックリレー16とアンロックリレー17の共通端子16A、17Aはモータ32を介して導通している。
また、ロックリレー16とアンロックリレー17の励磁コイル16E、17Eには、制御回路12が接続されており、励磁コイル16E、17Eの励磁及び励磁の停止(すなわちロックリレー16とアンロックリレー17のオン/オフ)がそれぞれ制御回路12により制御されるようになっている。なお、ロックリレー16とアンロックリレー17がオフの状態では、図6に示すように、可動片16D、17Dにより共通端子16A、17Aと常閉端子16C、17Cとがそれぞれ接続されている。
そのため、モータ32が所定角度だけ正転して(図7(A)のモータ部分の矢印参照)、インレット31に装着された充電ガン40がロックされる。モータ32が所定角度だけ正転すると、制御回路12は、ロックリレー16をオフの状態にする。そのため、ロックリレー16とアンロックリレー17とがいずれもオフの状態に戻る。
そのため、今度は、モータ32が所定角度だけ反転して(図7(B)のモータ部分の矢印参照)、充電ガン40のロックが解除される。モータ32が所定角度だけ反転すると、制御回路12は、アンロックリレー17をオフの状態にする。そのため、ロックリレー16とアンロックリレー17とがいずれもオフの状態に戻る。
このようにして、本実施形態では、2つの電磁リレー(すなわちロックリレー16とアンロックリレー17)が1つの電機設備(すなわちモータ32)にそれぞれ接続されており、2つの電磁リレー16、17はそれぞれオンの状態になると電機設備32に電源(すなわち逆向きの電流)を供給するように構成されている。
例えば、充電ガン40を電気自動車30のインレット31に装着してロックさせようとしても、ロックリレー16が氷結していると、ロックリレー16側からモータ32に電流を流せなくなり、充電ガン40をロックできなくなる。そのため、電気自動車30の充電を行うことができなくなる。
また、例えば、充電ガン40が電気自動車30のインレット31に装着されロックされた状態で充電が行われ、充電が完了した時点でアンロックリレー17が氷結していると、充電ガン40のロックを解除しようとしてもロックを解除できなくなる。すると、充電ガン40が電気自動車30のインレット31に装着されたまま外せなくなり、電気自動車30を動かすことができなくなってしまう。
以下、充電ガン40のアンロック時の氷結解消(すなわちアンロックリレー17の氷結解消)の場合を例示して説明する。
すると、補機バッテリ11からロックリレー16を介してモータ32に電源が供給される。なお、この場合、モータ32は正転し切っているため、それ以上正転しない。
そのため、アンロックリレー17の可動片17D等がそれらが有する電気抵抗に応じて発熱するため、可動片17Dの近傍にある常開端子17Bが加熱され、常開端子17Bの表面に付着している氷が溶ける。
本実施形態では、このようにして、アンロックリレー17の氷結を解消するようになっている。
なお、この場合も、モータ32は反転し切っているため、それ以上反転しない。
このように、本実施形態では、氷結解消の対象の電磁リレーがオフの状態で氷結が解消されるため、前述した従来の場合のようにハンマリングを行う必要がない。そのため、電磁リレーのオン/オフの回数を増加させることなく電磁リレーの氷結を解消させることが可能となる。
そのため、氷結解消の対象の電磁リレーでは可動片等の温度が急激に上昇するため、可動片等の近傍の常開端子が急速に加熱されて、常開端子の表面に付着している氷が溶ける。そのため、電磁リレーの氷結がごく短時間で解消する。
このように、本実施形態に係る電磁リレー氷結解消システム3では、氷結解消の対象の電磁リレーを流れる電流が大きくなるとしても非常に短い時間しか流れないため、電磁リレーの氷結解消のための補機バッテリ11のエネルギーロスを的確に抑制することが可能となる。
しかし、氷結解消の対象の電磁リレーをオンの状態にした後、制御回路12が、例えばモータ32が所定角度だけ回転(正転、反転)したか否かを確認する等して、氷結解消の対象の電磁リレーの氷結が解消されたか否かを確認するように構成することも可能である。
10 駆動系部品(電機設備)
11 補機バッテリ(電源供給手段)
12 制御回路
13、16、17 電磁リレー
13A、16A、17A 共通端子
13B、16B、17B 常開端子
13C、16C、17C 常閉端子
13D、16D、17D 可動片
13E、16E、17E 励磁コイル
15 冗長用の配線
20 スイッチ
21 電気抵抗
32 モータ(電機設備)
Claims (5)
- 電磁リレーの氷結を解消するための電磁リレー氷結解消システムにおいて、
共通端子と、常開端子と、常閉端子とを備え、前記共通端子と前記常開端子とが接続されると電源供給手段から電機設備に電源を供給する前記電磁リレーと、
前記電磁リレーのオン/オフを制御する制御回路と、
を備え、
前記電磁リレーは、オンの状態では可動片により前記共通端子と前記常開端子とが接続され、オフの状態では前記可動片により前記共通端子と前記常閉端子とが接続され、
前記制御回路は、前記電磁リレーがオフの状態で、前記可動片により接続されている前記共通端子と前記常閉端子との間で通電させ、前記常開端子の表面に付着している氷を溶かして前記電磁リレーの氷結を解消することを特徴とする電磁リレー氷結解消システム。 - 前記電磁リレーは、励磁状態になると前記可動片の接続先を前記常閉端子から前記常開端子に切り替える励磁コイルを備え、
前記制御回路は、前記励磁コイルを励磁させることで前記電磁リレーをオンの状態にすることを特徴とする請求項1に記載の電磁リレー氷結解消システム。 - 前記電磁リレーの前記常閉端子に、スイッチを介して電気抵抗が接続されており、
前記制御回路は、前記電磁リレーがオフの状態で、前記スイッチを閉じて前記電磁リレーの前記共通端子と前記常閉端子との間で通電させることで当該電磁リレーの氷結を解消することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電磁リレー氷結解消システム。 - 前記電磁リレーの前記常閉端子に、前記制御回路の冗長用の配線が接続されており、
前記制御回路は、前記電磁リレーがオフの状態で、当該制御回路の内部回路を起動させて前記電磁リレーの前記共通端子と前記常閉端子との間で通電させることで当該電磁リレーの氷結を解消することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電磁リレー氷結解消システム。 - 2つの前記電磁リレーが1つの前記電機設備にそれぞれ接続されており、かつ、前記2つの電磁リレーはそれぞれオンの状態になると前記電機設備に電源を供給するように構成されており、
前記制御回路は、一方の前記電磁リレーがオフの状態で、他方の前記電磁リレーをオンの状態にして当該他方の電磁リレーから前記電機設備に電源を供給させることで、前記電機設備を介して前記一方の電磁リレーに電流を流し、当該一方の電磁リレーの前記共通端子と前記常閉端子との間で通電させることで当該一方の電磁リレーの氷結を解消することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電磁リレー氷結解消システム。
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