(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサーが並列に接続されている負荷に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリと負荷との間に電気接続される出力スイッチと、
前記コンデンサーをプリチャージするプリチャージ回路であって、前記プリチャージ回路が、プリチャージリレー及びプリチャージ抵抗の直列回路を含んでおり、かつ、前記直列回路が前記出力スイッチに対して並列に接続されている、該プリチャージ回路と、
前記出力スイッチおよび前記プリチャージリレーの作動状態を制御する制御回路であって、前記出力スイッチがオン状態に制御されて前記バッテリの電力が前記負荷に供給される電力供給状態において、前記プリチャージリレーがオン状態に制御されるオンタイミングが設けられている、該制御回路と、
を備える電源装置。
【請求項２】
前記出力スイッチがコンタクタで、該コンタクタが、外気を遮断してなる密閉ケースに接点を配置してなる請求項１に記載される電源装置。
【請求項３】
前記制御回路が、前記電力供給状態において、前記プリチャージリレーを所定の時間経過するまで連続的にオン状態に制御する請求項１又は２に記載される電源装置。
【請求項４】
前記プリチャージリレーは、前記制御回路によってオンオフが制御される際に可動する可動接点と、前記可動接点が接触することで該プリチャージリレーがオン状態となるように構成される固定接点とを含んでおり、
前記制御回路は、前記出力スイッチがオン状態に制御される電流供給状態において、前記可動接点が往復運動するように、前記プリチャージリレーのオンオフを断続的に繰り返すことを特徴とする請求項１又は２に記載される電源装置。
【請求項５】
さらに、前記プリチャージリレーの温度または外気温度を検出する温度センサを備え、
前記制御回路は、前記電力供給状態において前記プリチャージリレーをオン状態に制御するかどうかを、前記温度センサの検出温度に基づいて判断することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載される電源装置。
【請求項６】
電動車両に搭載される電源装置であって、前記バッテリから電力が供給される負荷を、車両を走行させるモータと、このモータに前記バッテリから電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータとを備える車両負荷とする請求項１から５のいずれかに記載される電源装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の電源装置と、該電源装置から電力供給される走行用のモータと、前記電源装置及び前記モータを搭載してなる車両本体と、前記モータで駆動されて前記車両本体を走行させる車輪とを備えることを特徴とする電源装置を備える電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサーが並列に接続されている負荷にバッテリから電力を供給する電源装置であって、バッテリの出力側にプリチャージリレーとプリチャージ抵抗からなるプリチャージ回路を備える電源装置と、この電源装置を備える電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両に装備される電源装置は、車両側の負荷と並列にコンデンサーを接続している。この電源装置は、負荷の消費電力が大きくなってバッテリ電圧が低下する状態では、コンデンサーから負荷に電力を供給する。このため、コンデンサーとバッテリの両方から安定して負荷に電力を供給できる。負荷の消費電力が瞬間的に大きくなる車両用の電源装置においては、コンデンサーの静電容量を、例えば数千μＦと大きくしている。この電源装置は、コンデンサーをプリチャージすることなくコンタクタをオン状態に切り換えると、コンデンサーを充電するために大きな突入電流が流れる。過大な突入電流はコンタクタの接点を損傷する原因となる。コンタクタの接点を保護するために、コンタクタをオンに切り換えるのに先だって、あらかじめコンデンサーを充電、すなわちプリチャージするプリチャージ回路を設けている。プリチャージ回路は、プリチャージリレーと直列にプリチャージ抵抗を接続して、プリチャージ抵抗でコンデンサーのチャージ電流を小さく制限している。このプリチャージ回路でコンデンサーをプリチャージした後、コンタクタをオンに切り換えて、コンタクタの接点が溶着する弊害を防止している。
【０００３】
以上の電源装置のプリチャージリレーは、コンデンサーを充電するときに限ってオン状態に切り換えられ、その他の状態では常にオフに保持される。
オフ状態に保持されている際のプリチャージリレーは、接点等の可動部分に空気中の水分が結露によって付着し、さらに結露水が氷結してオン状態に切り換えできなくなることがある。たとえば、車両に装備される電源装置のプリチャージリレーは、厳寒期に車両を短時間走行して停止した状態で氷結することがある。
【０００４】
以上の状態は、車両に搭載する電源装置で発生するが、他の電源装置にあっても、厳寒時においては、プリチャージリレーに空気中の水分が結露によって付着し、付着する結露水が氷結することはある。
【０００５】
以上のように、オフ状態にあるプリチャージリレーの接点や可動部分が氷結すると、オン状態に切り換えできなくなることがある。氷結が可動部分の運動を阻止し、あるいは接点に付着して、対向する接点の接触を阻止するからである、氷結してプリチャージリレーがオン状態に切り換えできなくなると、負荷のコンデンサーはプリチャージされなくなる。コンタクタは、コンデンサーをプリチャージした状態でオン状態に切り換えられるので、コンデンサーがプリチャージできないと、コンタクタをオン状態に切り換えできず、バッテリから負荷に電力を供給できない。このため、プリチャージリレーが氷結すると、電源装置は使用できない状態に保持される。
【０００６】
以上の弊害を防止するために、温度が低い状態では、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後、プリチャージリレーを所定の時間オン状態に保持してオフに切り換える装置が開発されている。（特許文献１参照）
【０００７】
この装置は、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後も、所定の時間は、プリチャージリレーをオン状態に保持して、プリチャージリレーが冷却されるのを防止する。この装置は、プリチャージリレーをオン状態に保持して、氷結を防止できるが、イグニッションスイッチをオフに切り換えた後もプリチャージリレーをオン状態に保持するために無駄に電力を消費する欠点がある。車両用の電源装置にあっては、イグニッションスイッチのオフ状態では、プリチャージリレーをオン状態に保持するために電力を消費するバッテリを充電できないので、バッテリが過放電されやすい欠点がある。バッテリの過放電を防止するために、イグニッションスイッチオフ後におけるプリチャージリレーのオン状態を中止すると、プリチャージリレーが氷結しやすくなる欠点がある。
【０００８】
さらに、氷結を解消するために、リレーの励磁コイルに電圧印加と停止とを繰り返して、氷結箇所に振動を与える装置（特許文献２参照）も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１９６４５５号公報
【特許文献２】特開２００７−１６５４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に記載される装置は、リレーが氷結する状態において、氷結箇所に振動を与えることで氷結を解消することができる。ただ、この装置は、プリチャージリレーの氷結を未然に阻止することはできない。
【００１１】
本発明は、この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、無駄な電力を消費することなくプリチャージリレーの氷結を防止できる電源装置とこの電源装置を備える電動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１２】
本発明の電源装置は、コンデンサー１が並列に接続されている負荷２に電力を供給するバッテリ３と、このバッテリ３と負荷２との間に電気的に接続してなる出力スイッチ４と、前記コンデンサー１をプリチャージする際に使用されるプリチャージリレー５Ａ及びプリチャージ抵抗５Ｂの直列回路からなるプリチャージ回路５とを備える。さらに、電源装置は、出力スイッチ４のオン状態において、プリチャージリレー５Ａをオン状態とするプリチャージリレー５Ａのオンタイミングを設けている。
【００１３】
以上の電源装置は、無駄な電力を消費することなくプリチャージリレーの氷結を有効に防止できる特徴がある。それは、プリチャージリレーをオン状態とするオンタイミングを設け、プリチャージリレーの自己発熱で加温するからである。オン状態にあるプリチャージリレーは、接点を導通状態とし、さらに励磁コイルを通電状態として、ジュール熱で自己発熱する。ジュール熱で自己発熱するプリチャージリレーは、出力スイッチをオン状態としてバッテリから負荷に電力を供給する状態で次第に温度上昇する。プリチャージリレーの氷結は、出力スイッチがオンに切り換えられて温度上昇する状態で、プリチャージリレーが温度上昇することなく冷たい状態で発生しやすい。それは、温度上昇する出力スイッチが空気を加温して水分を気化させて空気中の水分含有量を増加し、この水分含有量の増加した空気が冷たいプリチャージリレーに冷却されて結露し、さらに結露水が冷たいプリチャージリレーに冷却されて氷結するからである。本発明の電源装置は、出力スイッチの温度上昇と共に、プリチャージリレーも温度上昇して、プリチャージリレーの氷結を有効に防止する。
【００１４】
本発明の電源装置は、出力スイッチ４をコンタクタ３４とし、このコンタクタ３４のケース６を、外気を遮断する密閉ケースとして、この密閉ケース内に接点を配置する構造とすることができる。
この電源装置は、出力スイッチであるコンタクタの氷結をも確実に阻止できる特徴がある。
【００１５】
本発明の電源装置は、出力スイッチ４のオン状態において、プリチャージリレー５Ａを連続的にオン状態とするオンタイミングを設けることができる。
この電源装置は、プリチャージリレーを連続してオン状態として、プリチャージリレーの自己発熱を大きくできるので、氷結を有効に防止できる。プリチャージリレーの自己発熱による発熱エネルギーが、オン時間に比例して増加するからである。
【００１６】
本発明の電源装置は、出力スイッチ４のオン状態において、プリチャージリレー５Ａを断続してオンタイミングを設けることができる。
この電源装置は、プリチャージリレーの自己発熱に加えて、接点の往復運動によっても氷結を防止する。
【００１７】
本発明の電源装置は、プリチャージリレー５Ａのオンタイミングを制御する温度センサ３５を備え、温度センサ３５の検出温度でプリチャージリレー５Ａのオンタイミングを制御することができる。
以上の電源装置は、より消費電力を少なくしながら、プリチャージリレーの氷結を有効に防止できる。それは、温度センサの検出温度でプリチャージリレーのオンタイミングを制御するからである。
【００１８】
本発明の電源装置は、電動車両に搭載される電源装置として、バッテリ３から電力が供給される負荷２を、車両を走行させるモータ７と、このモータ７にバッテリ３から電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータ８とを備える車両負荷とすることができる。
以上の電源装置は、車両に搭載されてプリチャージリレーの氷結を確実に阻止して、プリチャージリレーが氷結して車両が走行できなくなる状態を解消できる。
【００１９】
本発明の電動車両は、上記のいずれかに記載の電源装置１０と、この電源装置１０から電力供給される走行用のモータ７と、電源装置１０及びモータ７を搭載してなる車両本体４０と、モータ７で駆動されて車両本体４０を走行させる車輪４１とを備えている。
以上の電動車両は、無駄な電力を消費することなく、電源装置に装備されるプリチャージリレーの氷結を防止できる。それは、プリチャージリレーを自己発熱で加温して氷結を防止するからである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電源装置のブロック図である。
【図２】プリチャージリレーをオンオフに切り換える一例を示すグラフである。
【図３】プリチャージリレーをオンオフに切り換える他の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る電源装置のブロック図である。
【図５】出力スイッチとプリチャージリレーの固定構造の一例を示す断面図である。
【図６】出力スイッチとプリチャージリレーの固定構造の他の一例を示す平面図である。
【図７】出力スイッチとプリチャージリレーの固定構造の他の一例を示す平面図である。
【図８】出力スイッチとプリチャージリレーの固定構造の他の一例を示す垂直断面図である。
【図９】出力スイッチとプリチャージリレーの固定構造の他の一例を示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置とこの電源装置を備える電動車両を例示するものであって、本発明は、電源装置とこの電源装置を備える電動車両を以下のものに特定しない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００２２】
図１に、本発明に係る電源装置の一例として、ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、電気自動車の駆動用モータを負荷とする、電動車両に適用した例を示す。なお、本発明の電源装置は、電動車両に限られず、モータを用いた負荷、例えばロボットや産業用生産機械に適用できる。また、モータに限られず、コンデンサーを並列に接続している負荷に電力を供給する全ての電源装置に利用できる。
【００２３】
図１は、電源装置１０を装備する電動車両を示す。図に示す電動車両は、車両を走行させる走行用のモータ７と、このモータ７に電力を供給する電源装置１０と、電源装置１０のバッテリ３を充電する発電機１１と、モータ７、電源装置１０、及び発電機１１を搭載してなる車両本体４０と、モータ７で駆動されて車両本体４０を走行させる車輪４１とを備えている。電源装置１０は、バッテリ３と、出力スイッチ４と、プリチャージ回路５と、制御回路１２とを備えている。出力側の負荷２は、コンデンサー１を並列に接続している。負荷２は、ＤＣ／ＡＣインバータ８の出力側に、車両を走行させるモータ７と、バッテリ３を充電する発電機１１とを接続している。
【００２４】
バッテリ３は、車両を走行させるモータ７にＤＣ／ＡＣインバータ８を介して電力を供給する。また、バッテリ３は、ＤＣ／ＡＣインバータ８を介して発電機１１で充電される。バッテリ３は、複数の素電池を直列に接続して出力電圧を高くしている。また、バッテリ３は、複数の素電池を並列に接続して充電容量を大きくできる。素電池は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等の非水電解質電池、あるいはニッケル水素電池などの二次電池である。ただし、素電池には、全ての二次電池を使用することができる。
【００２５】
なお、上記の例では、電源装置１０で駆動する負荷２として、ＤＣ／ＡＣインバータ８を介してモータ７を接続しているが、直流モータなど、直流駆動可能な負荷を直接接続する場合は、ＤＣ／ＡＣインバータを省略することもできる。また、直流で駆動される負荷は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を供給することもできる。
【００２６】
出力スイッチ４は、バッテリ３と負荷２との間に電気的に接続されるスイッチである。この出力スイッチ４は、制御回路１２でオンオフに制御されて、バッテリ３と負荷２との通電状態を制御している。図に示す出力スイッチ４は、バッテリ３の正極側と、プラス側出力端子３９Ａとの間に接続してなるプラス側出力スイッチ４Ａと、バッテリ３の負極側と、マイナス側出力端子３９Ｂとの間に接続してなるマイナス側出力スイッチ４Ｂとからなる。ただ、電源装置は、必ずしも正負の出力側に出力スイッチ４を接続する必要はなく、一方の出力側に出力スイッチを接続することもできる。図に示す電源装置は、出力スイッチ４をコンタクタ３４としている。コンタクタ３４は、励磁コイル９に通電してオンに切り換えられる接点を有するリレーである。ただ、出力スイッチには、リレーに替えて、半導体スイッチング素子等の通電状態をオンオフに制御できる他のスイッチも使用できる。以下、出力スイッチとしてコンタクタを備える電源装置について詳述する。
【００２７】
コンタクタ３４は、ケース６に固定接点と可動接点とを配置して、可動接点を励磁コイル９で往復運動させてオンオフに切り換える。ケース６は外気の侵入を遮断する密閉ケースで、内部に気体を充填している。ケース６に充填される気体は水素である。水素は、ケース６内に外気が侵入するのを阻止すると共に、接点のアークを少なくする。ただし、密閉ケースには水素に代わって、他の気体、たとえば窒素や不活性ガスなどを充填することもできる。また、コンタクタは、必ずしも密閉ケースとする必要はない。コンタクタ３４は、バッテリ３から負荷２に電力を供給する状態では常にオン状態に保持される。オン状態のコンタクタ３４は、接点の接触抵抗によるジュール熱と励磁コイル９の消費電力による発熱で加温されて、氷結が防止される。
【００２８】
図１の電源装置１０は、バッテリ３のプラス側とマイナス側の両方の出力側に、それぞれプラス側コンタクタ３４Ａ及びマイナス側コンタクタ３４Ｂを接続して、プラス側コンタクタ３４Ａ及びマイナス側コンタクタ３４Ｂを介して車両側の負荷２に接続している。プラス側コンタクタ３４Ａは、バッテリ３の正極側と、プラス側出力端子３９Ａとの間に接続され、マイナス側コンタクタ３４Ｂは、バッテリ３の負極側と、マイナス側出力端子３９Ｂとの間に接続されている。プラス側コンタクタ３４Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂは、制御回路１２に制御されて、接点がオンオフに切り換えられる。
【００２９】
プリチャージ回路５は、プリチャージ抵抗５Ｂとプリチャージリレー５Ａを備えており、コンタクタ３４に並列に接続されている。図１に示す電源装置では、プリチャージリレー５Ａとプリチャージ抵抗５Ｂの直列回路からなるプリチャージ回路５が、プラス側コンタクタ３４Ａと並列に接続されている。このプリチャージ回路５は、プラス側コンタクタ３４Ａをオンに切り換えるのに先だって、車両側に接続している大容量のコンデンサー１をプリチャージして、プラス側コンタクタ３４Ａの接点に流れるチャージ電流を減少させる。プリチャージ抵抗５Ｂにより、コンデンサー１をプリチャージする電流が制限されるからである。プリチャージ回路５は、プリチャージリレー５Ａの接点をオンに切り換えて、コンデンサー１をプリチャージする。プリチャージリレー５Ａは、制御回路１２に制御されて、接点がオンオフに切り換えられる。
【００３０】
図１の電源装置１０は、プラス側コンタクタ３４Ａの接点をオフに保持して、マイナス側コンタクタ３４Ｂの接点をオンに切り換え、この状態でプリチャージリレー５Ａの接点をオンに切り換えて、プリチャージ回路５でコンデンサー１をプリチャージする。もしくはプラス側コンタクタ３４Ａの接点をオフに保持して、プリチャージリレー５Ａの接点をオンに切り換え、この状態でマイナス側コンタクタ３４Ｂの接点をオンに切り換えて、プリチャージ回路５でコンデンサー１をプリチャージする。
【００３１】
コンデンサー１がプリチャージされると、プラス側コンタクタ３４Ａの接点をオフからオンに切り換えて、バッテリ３を車両側の負荷２に接続する。この状態で、電源装置１０から負荷２に電力を供給できる状態、すなわちバッテリ３でモータ７を駆動して車両を走行できる状態とする。
【００３２】
オン状態のプラス側コンタクタ３４Ａ及びマイナス側コンタクタ３４Ｂの接点をオフに切り換えるときは、両方を同時にオフにする。もしくは、コンタクタ３４の溶着検出を容易にするために、プラス側コンタクタ３４Ａ及びマイナス側コンタクタ３４Ｂを、時間差を以ってオフにしても良い。
【００３３】
制御回路１２は、車両側の車両側ＥＣＵ（図示せず）からのリクエスト信号でプラス側コンタクタ３４Ａ、マイナス側コンタクタ３４Ｂ及びプリチャージリレー５Ａの接点をオンオフに制御する。車両側ＥＣＵは、車両のメインスイッチである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る状態、すなわち車両を走行させる状態で、プラス側コンタクタ３４Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂをオン状態として、バッテリ３から車両側に電力を供給できる状態とする。このとき、前述したように、プリチャージ回路５で車両側のコンデンサー１をプリチャージした後、プラス側コンタクタ３４Ａをオンに切り換える。イグニッションスイッチがオフに切り換えられると、制御回路１２はプラス側コンタクタ３４Ａ及びマイナス側コンタクタ３４Ｂをオフに切り換える。
【００３４】
プリチャージリレー５Ａは、オン状態に切り換えられてコンデンサー１をプリチャージする。プリチャージリレー５Ａは、コンデンサー１をプリチャージするときに、プリチャージ抵抗５Ｂで制限する充電電流を流す。コンデンサー１をプリチャージするときに限って制限された電流を流すプリチャージリレー５Ａは、ケース１６を密閉構造とせず、ケース１６内に外気が侵入して結露し、また結露水が氷結することがある。たとえば、プリチャージリレーの氷結は、厳寒期に車両を短時間走行して停止した状態、すなわち、車両の走行時間が短く、停止時間が長くなる状態で生じやすくなる。この状態は、プリチャージリレーは充分に暖められずに冷たい状態にあるが、エンジンやコンタクタに加温される空気は温度が上昇し、水分を気化させて空気中に水蒸気として含まれる水分量が多くなる。エンジンは燃焼ガスで加温され、コンタクタは大電流で加温されて空気温度を上昇させて、空気中の水分量を多くする。加温された空気中に含まれる水分が多くなるのは、相対湿度が低下して水分を気化させやすくなるからである。水分量の多い空気が、冷えたプリチャージリレーに接触して冷却されると、過飽和な状態となって結露する。さらに、結露した水分は、０℃以下に冷やされると氷結する。
【００３５】
本実施形態では、プリチャージリレー５Ａは、氷結を防止するために、コンデンサー１をプリチャージして、コンタクタ３４をオンに切り換えてバッテリ３から負荷２に電力を供給する電力供給状態においても、オン状態に保持されるオンタイミングを設ける。
【００３６】
図２と図３は、バッテリ３の電力供給状態において、制御回路１２がプリチャージリレー５Ａをオンオフに切り換える状態を示すグラフである。この図は、電力供給状態において、制御回路１２がプリチャージリレー５Ａをオン状態とする、プリチャージリレー５ＡのオンタイミングＴonを示している。すなわち、電力供給状態で、制御回路１２がプリチャージリレー５Ａをオン状態とするオンタイミングＴonを設けている。
【００３７】
図２は、制御回路１２が、バッテリ３の電力供給状態において、連続してプリチャージリレー５Ａをオン状態に保持する。すなわち、プリチャージリレー５Ａは、連続するオンタイミングＴonとして、オン状態に保持される。連続するオンタイミングＴonにおいて、プリチャージリレー５Ａは自己発熱して氷結を防止する。連続するオンタイミングＴonにおける自己発熱により、継続的に熱エネルギーを発生させて氷結を効果的に防止できる。
【００３８】
図３は、バッテリ３の電力供給状態において、プリチャージリレー５Ａを断続してオンタイミングＴonを設けていてる。この状態で制御されるプリチャージリレー５Ａは、バッテリ３の電力供給状態において、オンオフに切り換えられる。電力供給状態において、オンオフに切り換えられるプリチャージリレー５Ａは、接点を断続して往復運動させる。このプリチャージリレー５Ａは、オンタイミングＴonの自己発熱に加えて、接点の往復運動によっても氷結を防止できる。往復運動する接点は、結露水が付着し、またこの結露水が氷結しようとする状態においても、可動接点を固定接点に強制的に押圧して接点間の結露水を除去する。断続的にオンオフされる可動接点は、繰り返し固定接点に押圧されて、接点間の結露水を除去して固定接点に接触する。空気中の水分が結露して接点に付着しても、これが直ちに氷結することはない。結露水が付着する可動接点は、結露水が氷結していない状態で繰り返し固定接点に押し付けられる。可動接点が固定接点に押し付けられる状態で、接点間の結露水は強制的に除去されて、可動接点は固定接点に接触する。したがって、可動接点が固定接点から離れる状態で、可動接点と固定接点との対向面、すなわち接点の接触面に結露水が付着しても、可動接点が固定接点に繰り返し押し付けられることで、接点間の結露水が除去されて、可動接点は固定接点に接触する。断続されるプリチャージリレー５Ａは、この状態を繰り返すので、接点が氷結して断続できない状態となることがない。以上の動作をするプリチャージリレー５Ａは、接点に振動や衝撃を与えて、氷結した接点の動作を正常な状態に回復させるのではなく、接点が氷結するのを確実に阻止して、つねにオン状態に切り換えできる状態に保持する。このため、図３の状態でオンオフに制御されるプリチャージリレー５Ａは、自己発熱に加えて、接点の往復運動による強制的な結露水の除去作用で氷結を防止する。
【００３９】
図３に示すように、電力供給状態において、制御回路１２がプリチャージリレー５Ａを断続してオンタイミングＴonを設ける方式は、氷結しやすい温度環境、すなわち温度が低い状態においては、オフ時間に対するオン時間、すなわちデューティーを大きくして、より効果的に氷結を防止できる。
【００４０】
制御回路１２は、電力供給状態において、プリチャージリレー５Ａをオン状態とするオンタイミングＴonを設けて氷結を防止する。ただ、バッテリ３の電力供給状態において、常にプリチャージリレー５ＡにオンタイミングＴonを設けると、氷結しない温度環境において、プリチャージリレー５Ａが無駄に電力を消費する。プリチャージリレー５Ａは、温度環境によって結露水が氷結する。プリチャージリレー５Ａは、温度が０℃よりも高い状態においては氷結しない。氷結しない温度環境を温度センサ３５で検出し、検出温度が氷結しない温度範囲にあると、制御回路１２はプリチャージリレー５Ａをオン状態に保持しない。
【００４１】
以上の動作をする電源装置は、プリチャージリレー５Ａが氷結するかどうかを判定するための温度センサ３５を制御回路１２に接続している。図１の電源装置は、プリチャージリレー５Ａの温度、又は外気温度を検出する温度センサ３５を制御回路１２に接続している。制御回路１２は、車両側に設けている温度センサ３５から入力される信号で、プリチャージリレー５Ａが氷結するかどうかを判定することもできる。この制御回路１２は、車両側に設けた温度センサ３５からの信号で、プリチャージリレー５Ａが氷結するかどうかを判定する。電動車両は、エンジンの状態やバッテリ３を充放電させる電流制限のための温度センサを装備するので、この温度センサからの信号でプリチャージリレー５Ａが氷結する温度範囲にあるかどうかを判定できる。
【００４２】
制御回路１２は、図２と図３に示すように、温度センサ３５の検出温度が氷結しない温度（図において温度センサ３５の検出温度が０℃以上）であると、電力供給状態においてもプリチャージリレー５ＡのオンタイミングＴonを設けない。温度センサ３５でもって、プリチャージリレー５Ａが氷結する温度範囲にあるかどうかを判定し、氷結する温度範囲にある状態に限って、電力供給状態でプリチャージリレー５ＡのオンタイミングＴonを設ける電源装置は、プリチャージリレー５Ａが氷結しない温度範囲においては、プリチャージリレー５Ａが無駄に電力を消費しない。
【００４３】
以上の電源装置は、温度センサ３５でプリチャージリレー５Ａが氷結するかどうかを判定し、プリチャージリレー５Ａが氷結する温度範囲においてのみ、プリチャージリレー５Ａのオンタイミングを制御するが、温度センサ３５で温度を検出することなく、電力供給状態においては、常にプリチャージリレー５Ａにオンタイミングを設けることもできる。
【００４４】
さらに、電源装置は、プリチャージリレー５Ａの氷結を防止するために、コンタクタ３４をプリチャージリレー５Ａに熱結合状態に固定し、コンタクタ３４の発熱でプリチャージリレー５Ａを加温することもできる。電力供給状態において、プリチャージリレー５Ａを自己発熱させると共に、プリチャージリレー５Ａをコンタクタ３４の発熱で加温する電源装置は、プリチャージリレー５Ａの氷結をより効果的に阻止できる。また、この電源装置は、コンタクタ３４の発熱でプリチャージリレー５Ａを加温するので、電力供給状態において、プリチャージリレー５Ａのオンタイミングを短くして電力消費をより少なくできる。この電源装置は、電力供給状態の初期においては、プリチャージリレー５Ａの自己発熱とコンタクタ３４の発熱の両方で氷結を防止し、時間が経過して、コンタクタ３４が加温された状態では、プリチャージリレー５Ａにオンタイミングを設けることなく、コンタクタ３４でプリチャージリレー５Ａを加温して氷結を防止できる。
【００４５】
ただし、プリチャージリレー５Ａは、コンタクタ３４に熱結合状態としてコンタクタ３４で加温することなく、オンタイミングにおける自己発熱のみで氷結を防止することもできるのは言うまでもない。
【００４６】
図４の電源装置は、プリチャージリレー５Ａの氷結を防止するために、プリチャージリレー５Ａを、コンタクタ３４に熱結合状態に密着するように固定して、コンタクタ３４の発熱をプリチャージリレー５Ａに熱伝導し、コンタクタ３４でプリチャージリレー５Ａを加温する。この図のコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａは、ケース６、１６の外形を、平面のある箱形としている。
【００４７】
このコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａは、ケース６、１６の平面を面接触状態に密着させて熱結合状態に固定している。この構造は、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとの接触面積を大きくして、コンタクタ３４の発熱を効率よくプリチャージリレー５Ａに熱伝導できる。プリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４は、その間に熱伝導シートや熱伝導率ペーストからなる熱伝導層１３を挟んで、熱結合状態に密着させる。この構造は、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとの熱結合状態を理想的な状態として、コンタクタ３４の発熱をより効果的にプリチャージリレー５Ａに熱伝導できる。熱伝導シートは、弾性変形してコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａの平面に広い面積で面接触状態に密着する。熱伝導ペーストは、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａの平面に隙間なく密着して、熱結合状態を理想的な状態とする。ただし、コンタクタとプリチャージリレーとは熱伝導層を介することなく、ケースを直接に面接触状態に密着させて、熱結合状態に固定することもできる。
【００４８】
図１のプリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４は、ケース１６、６の外形を四角形の箱形として、プリチャージリレー５Ａの両側に一対のコンタクタ３４を配置している。この固定構造は、一対のコンタクタ３４の間にプリチャージリレー５Ａを挟着して、プリチャージリレー５Ａの両側に、コンタクタ３４を熱結合状態に固定する。プリチャージリレー５Ａの両側に配置される一対のコンタクタ３４は、プラス側コンタクタ３４Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂである。この固定構造は、両側のコンタクタ３４の発熱を効率よくプリチャージリレー５Ａに熱伝導できる。このため、プリチャージリレー５Ａが両側から加温されて、氷結をより確実に阻止できる特徴がある。さらに、ケース１６の両側にコンタクタ３４のケース６を密着しているプリチャージリレー５Ａは、両側のコンタクタ３４のケース６で、ケース１６の両側を密閉できる。このプリチャージリレー５Ａは、プリチャージリレー５Ａのケース１６両側にコンタクタ３４を密閉させて、コンタクタ３４でもってプリチャージリレー５Ａのケース１６両面を密閉して、ここから空気が侵入するのを防止できる。このため、この構造は、プリチャージリレー５Ａのケース１６内に侵入する空気量を制限して、結露と氷結をより効果的に防止できる。
【００４９】
さらに、図４に示すプリチャージリレー５Ａとプラス側コンタクタ３４Ａは、互いに並列に接続するために、プリチャージリレー５Ａの固定接点とプラス側コンタクタ３４Ａの固定接点とを、接続リード３３を介して接続している。とくに、図に示すように、プリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４とを接近させて固定する構造では、接続リード３３を短くできる特徴がある。このように、短くできる接続リード３３は、放熱を少なくしながらコンタクタ３４に熱結合されるので、プリチャージリレー５Ａが冷却されるのを効果的に抑制できる特徴がある。
【００５０】
図５から図９は、プリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４とを密着させて固定する構造を示す。図５は、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂの積層体１４を、バインドバー１５とエンドプレート１７からなる固定具で密着状態に固定している。バインドバー１５は、両端をＬ字状に内側に折曲して折曲片１８を設けている。折曲片１８は先端を内側に突出する係止部１９を設けている。エンドプレート１７は、バインドバー１５の係止部１９を引っ掛けて外れないように連結する係止凹部２０を設けている。この構造の固定具は、一対のバインドバー１５を、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂの積層体１４の両側に配置し、折曲片１８の先端に設けている係止部１９をエンドプレート１７の係止凹部２０に案内して、積層体１４を密着状態に固定する。バインドバー１５は、係止部１９をエンドプレート１７の係止凹部２０に案内する状態で、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂとを面接触状態に密着する長さとしている。
【００５１】
この固定構造は、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂとを、互いの境界面において面接触状態に密着させる状態で確実に固定できる。とくに、一対のバインドバー１５で両側から保持することで、互いに隣接するコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとの位置ずれを阻止しながら、一対のバインドバー１５を熱伝導部材に兼用して、両側のコンタクタ３４の熱をプリチャージリレー５Ａの両側面に伝導させて効果的に加熱できる。
【００５２】
図６は、コンタクタ３４の両側に突出部２１を設けて、突出部２１に止ネジ２２を挿通し、止ネジ２２にナット３２をねじ込んで、一対のコンタクタ３４でプリチャージリレー５Ａを挟着して、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂとを熱結合状態に密着するように固定している。
この固定構造は、ナット３２を締め付けて、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとを理想的な状態に密着できる。
【００５３】
図７は、ガイド凸条２３とガイド溝２４からなる連結構造で、プリチャージリレー５Ａと一対のコンタクタ３４とを熱結合状態に連結している。この連結構造は、プリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４の対向面に、ガイド凸条２３と、このガイド凸条２３を挿通して、連結するガイド溝２４とを設けている。図７の連結構造は、コンタクタ３４にガイド凸条２３を設けて、プリチャージリレー５Ａにガイド溝２４を設けている。また、ガイド凸条２３とガイド溝２４は、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａの上下方向に延びるように設けている。この連結構造は、プリチャージリレーにガイド凸条を設けて、コンタクタにガイド溝を設けることができる。また、ガイド凸条とガイド溝は、ガイド凸条とガイド溝の延長方向に摺動させて連結できる全ての構造とすることができる。
この連結構造は、ガイド凸条をガイド溝に案内することで、コンタクタとプリチャージリレーとを簡単に熱結合状態に連結できる。
【００５４】
図８の連結構造は、一対のコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとを固定フレーム２５に連結して、熱結合状態に固定している。固定フレーム２５は、一対のコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａの積層体１４を挿通して、密着状態に固定できる対向壁２６を設けている。対向壁２６は、ここに積層体１４を挿入して、プラス側コンタクタ３４Ａとプリチャージリレー５Ａとマイナス側コンタクタ３４Ｂとを熱結合状態に密着できる間隔としている。さらに、図の対向壁２６は、抜け止め係止部２７を上端に設けている。この抜け止め係止部２７を引っ掛ける引掛部２８をコンタクタ３４の外側面に設けている。
【００５５】
この連結構造は、対向壁２６の間に一対のコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとの積層体１４を挿入して、プリチャージリレー５Ａとコンタクタ３４とを熱結合状態に密着して固定フレーム２５に固定できる。さらに、この連結構造は、固定フレーム２５を熱伝導部材に兼用して、両側のコンタクタ３４の熱をプリチャージリレー５Ａに伝導させて効果的に加熱できる。
【００５６】
さらに、図９の連結構造は、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａを固定ネジ２９でベースフレーム３０に固定して、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとを熱結合状態に密着して固定している。コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａは、固定ネジ２９を挿入する貫通孔のある止め部３１を両側に突出して設けている。この連結構造は、止め部３１の貫通孔に固定ネジ２９を挿入し、これをベースフレーム３０にねじ込んコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとをベースフレーム３０とに固定して、コンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとを熱結合状態に固定する。
【００５７】
この連結構造は、簡単な構造で一対のコンタクタ３４とプリチャージリレー５Ａとを密着状態でベースフレーム３０に固定して熱結合状態に固定できる。また、プリチャージリレー５Ａのケース１６の一面にベースフレーム３０を密着させることで、このベースフレーム３０でもってプリチャージリレー５Ａのケース１６の一面を密閉して、ここからプリチャージリレー５Ａのケース１６内に空気が侵入するのを制限して、結露と氷結をより効果的に防止できる。さらに、この連結構造は、ベースフレーム３０を熱伝導部材に兼用して、両側のコンタクタ３４の熱を、ベースフレーム３０を介してプリチャージリレー５Ａに伝導させて効果的に加熱できる。             
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の電源装置は、コンデンサーを並列に接続している負荷にバッテリから電力を供給する用途の好適に使用でき、また負荷と並列にコンデンサーを接続してなる電動車両に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１…コンデンサー
２…負荷
３…バッテリ
４…出力スイッチ
４Ａ…プラス側出力スイッチ
４Ｂ…マイナス側出力スイッチ
５…プリチャージ回路
５Ａ…プリチャージリレー
５Ｂ…プリチャージ抵抗
６…ケース
７…モータ
８…ＤＣ／ＡＣインバータ
９…励磁コイル
１０…電源装置
１１…発電機
１２…制御回路
１３…熱伝導層
１４…積層体
１５…バインドバー
１６…ケース
１７…エンドプレート
１８…折曲片
１９…係止部
２０…係止凹部
２１…突出部
２２…止ネジ
２３…ガイド凸条
２４…ガイド溝
２５…固定フレーム
２６…対向壁
２７…抜け止め係止部
２８…引掛部
２９…固定ネジ
３０…ベースフレーム
３１…止め部
３２…ナット
３３…接続リード
３４…コンタクタ
３４Ａ…プラス側コンタクタ
３４Ｂ…マイナス側コンタクタ
３５…温度センサ
３９Ａ…プラス側出力端子
３９Ｂ…マイナス側出力端子
４０…車両本体
４１…車輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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