(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点及び前記固定接点に接離する可動接点を有する接点部と、前記可動接点を変位させて前記固定接点に接離させる変位手段と、前記接点部に流れる電流の大きさに応じた検出信号を出力する電流検出手段と、前記電流検出手段から出力される検出信号を信号処理して前記電流の大きさを示す検出情報を生成し且つ前記検出情報を外部に出力する情報処理手段とを備え、
前記情報処理手段は、前記検出情報を外部に出力するための複数の情報出力端子と、前記複数の情報出力端子のうちの少なくとも１つの前記情報出力端子から出力する前記検出情報を増幅する増幅手段又は前記検出情報を減衰する減衰手段とを有することを特徴とする電磁開閉装置。
【請求項２】
前記電流検出手段は、前記接点部に流れる電流によって生じる磁界を磁気センサで検出し、前記磁界の強さに応じた前記検出信号を前記磁気センサから出力することを特徴とする請求項１記載の電磁開閉装置。
【請求項３】
前記接点部に接続される電路と、前記磁気センサを保持して前記電路に対向させる保持手段とを備えることを特徴とする請求項２記載の電磁開閉装置。
【請求項４】
前記電流検出手段は、検出可能な電流の範囲が少なくとも一部で異なる複数の検出素子を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電磁開閉装置。
【請求項５】
前記情報処理手段は、前記電流検出手段から出力される前記検出信号が所定のレベル以下である場合に当該検出信号を増幅する増幅手段を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電磁開閉装置。
【請求項６】
前記接点部に流れる電流の大きさが所定のしきい値以上となった回数を記録する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電磁開閉装置。
【請求項７】
前記接点部に過電流が流れたことを表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電磁開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁リレーのような電磁開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁開閉装置として、例えば、特許文献１に記載されているように電気自動車におけるシステムメインリレーなどに用いられる電磁リレーがある。特許文献１記載の電気自動車は、原動機であるモータと、モータを駆動するインバータと、蓄電池からなるバッテリと、バッテリとインバータを接続する電路に挿入されるシステムメインリレーと、インバータを介してモータを駆動制御するモータＥＣＵと、車両全体を制御し且つシステムメインリレーをオンオフ制御するメインＥＣＵとを備える。また、バッテリとシステムメインリレーとの間には、バッテリを流れる電流(放電電流及び充電電流)を検出する電流センサが設けられている。
【０００３】
メインＥＣＵは、電流センサで検出する電流の大きさ(電流値)がしきい値を超えるとシステムメインリレーをオフし、インバータを含む車両の電気系統からバッテリを切り離す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４２２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１記載の電気自動車では、システムメインリレー(電磁開閉装置)と電流センサが個別に車体に取り付けられるため、取付作業に手間が掛かるという問題があった。しかも、電気自動車においては、通常、モータ以外にも発電機や充電器、補機などにもバッテリから給電されており、それぞれの給電系統毎に電磁開閉装置と電流センサがペアで設けられると取付作業がさらに増大することになる。ここで、内部の電路に流れる電流を検出し、検出した電流がしきい値を超えた場合に接点を引き外すようにした電磁リレーがある(特開昭５７−１６３９３９号公報参照)。しかしながら、当該電磁リレーは電流の検出値を外部に出力する機能を有していないため、上述した電気自動車に用いられる場合、やはり、外付けの電流センサとペアで設けられる必要がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、外付けの電流センサを用いずに電路に流れる電流の大きさを外部に出力可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電磁開閉装置は、固定接点及び前記固定接点に接離する可動接点を有する接点部と、前記可動接点を変位させて前記固定接点に接離させる変位手段と、前記接点部に流れる電流の大きさに応じた検出信号を出力する電流検出手段と、前記電流検出手段から出力される検出信号を信号処理して前記電流の大きさを示す検出情報を生成し且つ前記検出情報を外部に出力する情報処理手段とを備え、前記情報処理手段は、前記検出情報を外部に出力するための複数の情報出力端子と、前記複数の情報出力端子のうちの少なくとも１つの前記情報出力端子から出力する前記検出信号を増幅する増幅手段又は前記検出信号を減衰する減衰手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
この電磁開閉装置において、前記電流検出手段は、前記接点部に流れる電流によって生じる磁界を磁気センサで検出し、前記磁界の強さに応じた前記検出信号を前記磁気センサから出力することが好ましい。
【０００９】
この電磁開閉装置において、前記接点部に接続される電路と、前記磁気センサを保持して前記電路に対向させる保持手段とを備えることが好ましい。
【００１０】
この電磁開閉装置において、前記電流検出手段は、検出可能な電流の範囲が少なくとも一部で異なる複数の検出素子を有することが好ましい。
【００１１】
この電磁開閉装置において、前記情報処理手段は、前記電流検出手段から出力される前記検出信号が所定のレベル以下である場合に当該検出信号を増幅する増幅手段を有することが好ましい。
【００１２】
この電磁開閉装置において、前記接点部に流れる電流の大きさが所定のしきい値以上となった回数を記録する記憶手段を備えることが好ましい。
【００１３】
この電磁開閉装置において、前記接点部に過電流が流れたことを表示する表示手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電磁開閉装置は、外付けの電流センサを用いずに電路に流れる電流の大きさを外部に出力することが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電磁開閉装置の実施形態１を示すブロック図である。
【図２】(ａ)，(ｂ)は同上における電流検出部を示す概略構成図である。
【図３】同上における保持部材の外観斜視図である。
【図４】本発明に係る電磁開閉装置の実施形態２を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る電磁開閉装置の実施形態３を示し、(ａ)はブロック図、(ｂ)，(ｃ)は動作説明用の入出力特性図である。
【図６】同上の別のブロック図である。
【図７】本発明に係る電磁開閉装置の実施形態４を示すブロック図である。
【図８】本発明に係る電磁開閉装置の実施形態５を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
(実施形態１)
本実施形態の電磁開閉装置は、図１に示すように接点部１、駆動部２、電流検出部３、情報処理部４などを備える。接点部１は、一方の電路13に接続される固定接点10と、他方の電路14に接続される固定接点11と、固定接点10，11に接離する可動接点(可動子)12とを有する。すなわち、２つの固定接点10，11と可動接点12が接触しているときに接点部１が閉極して電路13，14が導通し、２つの固定接点10，11と可動接点12が接触していないときに接点部１が開極して電路13，14が非導通となる。なお、図示は省略しているが、電路13，14の端部には外部の電線を接続するための端子(例えば、ねじ端子)がそれぞれ設けられている。
【００１７】
駆動部２は、可動接点11を変位させて固定接点10，11に接離させる変位手段であって、外部(例えば、従来例におけるメインＥＣＵ)から入力される駆動信号に応じて励磁コイル20に励磁電流を流して生じる電磁力により可動接点11を変位させる。
【００１８】
電流検出部３は、接点部１に流れる電流の大きさに応じた検出信号(例えば、電流信号)を出力するものであって、例えば、図２(ａ)に示すようにホール効果を利用した磁気センサ30と、電路13が貫通する円環状のコア31とを有している。すなわち、電路13を通して接点部１に電流が流れると電路13の周囲に電流の大きさに応じた磁界(磁束)が発生し、発生する磁束がコア31を通って磁気センサ30と鎖交するので、磁界の強さ(磁束密度)に応じた検出信号が磁気センサ30から情報処理部４に出力される。ただし、磁気センサ30は磁気抵抗素子であってもよく、磁気抵抗素子の場合には、図２(ｂ)に示すようにコア31を設けずに電路13の近傍に配置されればよい。このように電流検出部３として磁気センサ30を用いれば、少ない部品点数で電路13に流れる電流を非接触で検出でき、製造コストの低減や小型化を図ることができる。
【００１９】
ここで、図３に示すように磁気センサ30を保持して電路13に対向させる保持部材15を設けることが好ましい。保持部材15は、直方体形状の一対の側壁部150，150と、厚み方向に沿って対向配置される側壁部150，150の中央部分を連結する連結部151とが絶縁性を有する合成樹脂材料によって一体に形成されてなる。そして、連結部151よりも上側において、金属板からなる電路13の両端が各側壁部150，150にインサート成形されている。一方、連結部151よりも下側において、中央に磁気センサ30が実装された配線板32の両端が各側壁部150，150にインサート成形されている。而して、保持部材15により、磁気センサ30と電路13が電気的に絶縁された状態で一定の距離を保って対向配置されるので、電路13に流れる電流を安定的に検出することができる。
【００２０】
情報処理部４は、電流検出部３から出力される検出信号に対して電流／電圧変換などの信号処理を行うことにより、接点部１に流れる電流の大きさを示す検出情報(電圧信号)を生成する。そして、情報処理部４は、生成した検出情報を、情報出力端子(図示せず)を介して外部(例えば、従来例におけるモータＥＣＵ)に出力する。ただし、情報出力端子は、ねじ端子、ねじなし端子(速結端子)、あるいはコネクタであってもよい。また、図示は省略しているが、外部の電源(バッテリなど)から接点部１を除く各部２〜４に動作電源を供給するための電源回路も設けられている。
【００２１】
而して、本実施形態の電磁開閉装置は、電路13，14を通して接点部１に流れる電流の大きさを検出し、検出した電流の大きさ(検出情報)を外部に出力するので、外付けの電流センサを用いずに電路に流れる電流の大きさを外部に出力することが可能になる。特に、本実施形態の電磁開閉装置が電気自動車に用いられる場合、バッテリからモータへの給電系統及び発電機や充電器、補機などへの給電系統のそれぞれに電磁開閉装置のみを設ければ、各給電系統の電路の開閉と電流の検出が実行でき、車体への取付作業が大幅に簡素化できる。
【００２２】
(実施形態２)
本実施形態の電磁開閉装置は、図４に示すように２つの電流検出部3A，3Bと２つの情報処理部4A，4Bとを備える点が実施形態１と異なるが、その他の構成は実施形態１と共通である。故に、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２３】
２つの電流検出部3A，3Bは、検出可能な電流の範囲が少なくとも一部で異なっている。例えば、一方の電流検出部3Aは±２００アンペアまでの範囲の電流を検出可能であり、他方の電流検出部3Bは、±１０００アンペアまでの範囲の電流を検出可能である。なお、２つの電流検出部3A，3Bの検出可能な電流の範囲を異ならせるには、例えば、一方の電流検出部3Aをホール効果を利用した磁気センサ30とコア31で構成し、他方の電流検出部3Bをホール効果を利用した磁気センサ30のみで構成すればよい。
【００２４】
情報処理部4A，4Bは、各々電流検出部3A，3Bから出力される検出信号に対して信号処理を行って検出情報を生成し、それぞれ専用の情報出力端子(図示せず)を介して外部に検出情報を出力する。
【００２５】
而して、本実施形態の電磁開閉装置では、検出可能な範囲が狭い方の電流検出部3Aで通常時の電流を検出し、検出可能な範囲が広い方の電流検出部3Bで異常時の電流(過電流)を検出することができる。
【００２６】
(実施形態３)
本実施形態の電磁開閉装置は、図５(ａ)に示すように情報処理部４の出力端に２つの情報出力端子を並列に接続し、情報処理部４で生成される検出情報をアンプ40で増幅した後に一方の情報出力端子から出力する点が実施形態１と異なる。ただし、その他の構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
図５(ｂ)は電流検出部３で検出可能な電流の範囲(±200アンペア)を横軸とし、情報処理部４から出力される第１検出情報(0.5〜4.5ボルト)を縦軸とした検出特性を示している。ここで、電流検出部３で検出される電流が微少な範囲、例えば、±20アンペアの範囲である場合、情報処理部４から出力される電圧範囲は2.3ボルト〜2.7ボルト(ただし、０アンペアのときは2.5ボルト)になる(図５(ｃ)参照)。
【００２８】
本実施形態では、情報処理部４から出力される電圧範囲が2.3ボルト〜2.7ボルトのときに、2.5ボルト±0.2ボルトの電圧範囲をアンプ40で10倍することにより、2.5ボルト±2.0ボルト、すなわち、0.5ボルト〜4.5ボルトの範囲の検出情報(第２検出情報)を得ている。その結果、電流の絶対値が小さいときに、分解能が低いながらもおおよその値を出力することができる。
【００２９】
なお、図６に示すように２つの情報処理部4A，4Bを設けるとともに、一方の情報処理部4Bの出力端にアンプ40を接続する構成としても構わない。
【００３０】
２つの情報処理部4A，4Bは、何れも実施形態１における情報処理部４と共通の構成を有するものである。そして、片方の情報処理部4Aは、電流検出部３から出力される検出信号に対して信号処理を行って検出情報を生成し、専用の情報出力端子を介して外部に検出情報を出力する。もう片方の情報処理部4Bは、電流検出部３から出力されてアンプ40で増幅される検出信号に対して信号処理を行って検出情報を生成し、専用の情報出力端子を介して外部に検出情報を出力する。ただし、情報処理部4Bは、例えば、電流検出部３で検出可能な電流の範囲が±200アンペアである場合、電流検出部３から出力される検出信号の信号レベルが±20アンペアの範囲に対応する値のときに検出情報を生成する。このように本実施形態では、電流の絶対値が小さいときの分解能を高めることができる。
【００３１】
また、電流の検出範囲が±200アンペアよりも十分に狭い範囲であれば、図６の構成におけるアンプ40をアッテネータ(減衰器)に置き換えても構わない。例えば、電流検出部３の出力をアッテネータによって10分の１に減衰すれば、情報処理部4Bから±20アンペアの範囲の第２検出情報が得られる。
【００３２】
また、電流検出部３は０〜１０００アンペアまでの範囲の電流を検出可能である。検出可能な範囲が広い方の電流検出部３で異常時の電流(過電流)を検出し、アンプ40を(減衰器)に置き換えて、情報処理部4Bから通常時の電流(±200アンペア)を検出することも可能である。
【００３３】
(実施形態４)
本実施形態の電磁開閉装置は、図７に示すように比較部５、カウンタ６、記憶部７が追加された点が実施形態１と異なるが、その他の構成は実施形態１と共通である。故に、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
比較部５は、情報処理部４から出力される検出情報(電圧信号)を所定のしきい値と比較し、検出情報がしきい値以上であった場合にカウンタ６にカウントアップ信号を出力する。ここで、比較部５で検出情報と比較されるしきい値は、接点部１に流れる電流の定格値よりも大きい値に設定される。つまり、定格値よりも大きな電流が流れたときに比較部５からカウンタ６へカウントアップ信号が出力されることになる。
【００３５】
カウンタ６は比較部５から出力されるカウントアップ信号をトリガとしてカウント値をカウントアップし、カウント値が所定値を超えたら、カウント値が所定値を超えた回数を記憶部７に記録する。なお、記憶部７は、フラッシュメモリのように書換可能な不揮発性の半導体メモリからなる。そして、記憶部７に記録された回数は、例えば、外部から読み出される。
【００３６】
而して、本実施形態の電磁開閉装置では、接点部１に流れる電流の大きさが所定のしきい値以上となった回数を記録しているので、当該回数に基づいて過電流が流れた履歴が確認でき、その結果、交換の要否等の判断が容易になるという利点がある。
【００３７】
(実施形態５)
本実施形態の電磁開閉装置は、図８に示すように比較部５、駆動回路８、表示回路９が追加された点が実施形態１と異なるが、その他の構成は実施形態１と共通である。故に、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
比較部５は、実施形態４における比較部５と共通の構成を有し、情報処理部４から出力される検出情報がしきい値以上のときにハイレベルの制御信号を出力し、検出情報がしきい値未満のときにローレベルの制御信号を出力する。なお、比較部５で検出情報と比較されるしきい値は、実施形態４と同様に接点部１に流れる電流の定格値よりも大きい値に設定される。また駆動回路８は、比較部５から入力される制御信号がローレベルからハイレベルに変化したときにオン駆動信号を出力し、制御信号がハイレベルからローレベルに変化したときにオフ駆動信号を出力する。
【００３９】
表示回路９は、発光ダイオードからなる表示素子90と、電池91と、限流用の抵抗素子92と、常開型のラッチングリレー93とが直列に接続されて構成されている。ラッチングリレー93は、駆動回路８からオン駆動信号が出力されるとターンオンし、駆動回路８からオフ駆動信号が出力されるとターンオフする。そして、ラッチングリレー93がオンしている間は電池91からラッチングリレー93及び抵抗素子92を介して流れる電流で表示素子90が発光(点灯)し、ラッチングリレー93がオフすると電流が流れなくなって表示素子90が消灯する。
【００４０】
すなわち、本実施形態の電磁開閉装置では、接点部１に過電流が流れたことを表示回路９の表示素子90を点灯させて表示するので、過電流が流れたことを外部から確認でき、その結果、交換の要否等の判断が容易になるという利点がある。
【符号の説明】
【００４１】
１  接点部
２  駆動部(変位手段)
３  電流検出部(電流検出手段)
４  情報処理部(情報処理手段)
10  固定接点
11  固定接点
12  可動接点
【図１】
0005999300.tif 000002
【図２】
0005999300.tif 000003
【図３】
0005999300.tif 000004
【図４】
0005999300.tif 000005
【図５】
0005999300.tif 000006
【図６】
0005999300.tif 000007
【図７】
0005999300.tif 000008
【図８】
0005999300.tif 000009