(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサーおよびモータを含む車両側負荷に電力を供給するための走行用バッテリと、
前記走行用バッテリの出力側に設けられる複数のリレーであって、前記複数のリレーのそれぞれが、励起コイルと、前記励起コイルの通電状態に応じて移動する可動接点と、前記可動接点と当接する固定接点とを有している、該複数のリレーと、
前記複数のリレーのそれぞれの励起コイルの通電状態を切り替えるための複数のスイッチング素子であって、各々のスイッチング素子が前記複数のリレーの励起コイルに対応して設けられる、該複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子のオンオフを制御する制御回路であって、各々のスイッチング素子に対して、第１の制御信号および第２の制御信号を選択的に出力できるように構成されるとともに、前記第１の制御信号のほうが前記第２の制御信号よりもリレーの切り替えに要する時間間隔が長くなる制御信号である、該制御回路と、を備え、
前記複数のリレーは、
前記走行用バッテリを前記車両側負荷に接続する際に、前記複数のリレーのうち最初にオフ状態からオン状態に切り替えられる第１リレーであって、前記第１の制御信号を介してオフ状態からオン状態に切り替えられ、前記第２の制御信号を介してオン状態からオフ状態に切り替えられる、該第１リレーと、
前記走行用バッテリを前記車両側負荷から切り離す際に、前記複数のリレーのうち最後にオン状態からオフ状態に切り替えられる第２リレーであって、前記第２の制御信号を介してオフ状態からオン状態に切り替えられ、前記第１の制御信号を介してオン状態からオフ状態に切り替えられる、該第２リレーと、を含んでいることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用の電源装置において、
前記複数のリレーは、プリチャージ抵抗と直列に接続され、前記コンデンサーをプリチャージするためのプリチャージリレーであって、前記第１リレーとなる、該プリチャージリレーを含んでいる車両用の電源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用の電源装置において、
前記複数のリレーは、プリチャージ抵抗と直列に接続され、前記コンデンサーをプリチャージするためのプリチャージリレーと、
前記プリチャージリレーおよび前記プリチャージ抵抗に対して並列に接続される前記第２リレーと、
前記走行用バッテリに対して、前記第２リレーが接続される端子の反対側の端子に接続される前記第１リレーと、を含んでいる車両用の電源装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の車両用の電源装置において、
前記第１の制御信号は、ＰＷＭ変調された制御信号であることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の車両用の電源装置において、
前記第２の制御信号は、一定電圧の制御信号であることを特徴とする車両用の電源装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の車両用の電源装置において、
さらに、前記第２リレーの励起コイルに対して並列に接続されている並列回路であって、励起した前記第２リレーの励起コイルの放電方向が順方向となるように接続されるダイオードを含んでいる、該並列回路を備えることを特徴とする車両用の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を走行させるモータに電力を供給する走行用バッテリをリレーを介して車両側負荷に接続する車両用の電源装置に関し、とくに、リレーがオンオフに切り換えられるときに発生する騒音レベルを低減できる車両用の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の電源装置は、走行用バッテリと車両側負荷とをリレーで接続している。リレーは、車両のキースイッチ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オン状態に切り換えられ、キースイッチをオフに切り換えて車両を走行させない状態では、オフ状態に切り換えられる。また、メンテナンス、修理、異常時などには、リレーをオフに切り換えて、電気的に走行用バッテリを車両負荷から切り離して安全性を確保している。
【０００３】
このリレーは、極めて大きな電流、たとえば５０Ａ以上の電流が流れるので、電流容量の大きなリレーが使用される。大容量のリレーは可動接点が大きく重いので、これをオンオフに切り換えるときの騒音が大きくなる。オンに切り換えられるときは、大きな可動接点が勢いよく固定接点に衝突して騒音を発生し、また、オフに切り換えられるときには、可動接点が固定接点から勢いよく離れてストッパに衝突して大きな騒音を発生するからである。
【０００４】
ところで、リレーの騒音を低減する技術は開発されている。（特許文献１ないし３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４６０９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−５７２８３号公報
【特許文献３】特開平５−４７２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、リレーの励磁コイルに供給する電圧を時間とともに変化させて騒音を少なくする技術を記載する。このリレーは、励磁コイルに供給する電圧で可動接点の動きを制御して騒音を低減する。
【０００７】
特許文献２は、リレーの励磁コイルと並列に、ダイオードとツェナーダイオードの直列回路を接続し、ツェナーダイオードの両端にスイッチング素子を接続している。このリレーは、励磁コイルと並列に接続するダイオードやツェナーダイオードでもって、励磁コイルの電流の減衰状態をコントロールする。すなわち、磁性コイルの電流を遮断するときに、励磁コイルの電流を、これと並列に接続しているダイオードやツェナーダイオードにバイパスして電流の遮断時間を長くする。励磁コイルの電流がゆっくりと減衰することで、オン状態にある可動接点がオフ状態になる速度を制限して騒音を低減する。このリレー回路は、可動接点を固定接点から分離してオフ状態に切り換えるタイミングでは騒音レベルを低下できる。
【０００８】
さらに、特許文献３は、リレーをオンするタイミングにおいて、最初に励磁コイルに規定電圧のパルス波を印加し、その後パルス波のオフ状態を設けて、一定の時間後に励磁コイルにパルス波を再入力して、可動接点が勢いよく固定接点に衝突するのを防止して騒音レベルを低くしている。
【０００９】
以上のリレーは、可動接点が移動する速度、とくにオンオフに切り換えられるときに衝突する速度を遅くして、騒音レベルを低減する。可動接点の移動速度を遅くすることは、騒音レベルの低減に効果があるが、大電流のリレーは、可動接点の移動速度が遅いと寿命が短くなる欠点がある。それは、接点のオンオフを切り換える時に、接点間にアークが発生しやすく、アークが接点を損傷させるからである。
【００１０】
本発明は、さらに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、リレーの切り換え時における騒音レベルを低減しながらリレーの接点の損傷を効果的に防止できる車両用の電源装置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】
【００１１】
本発明の車両用の電源装置は、車両を走行させるモータ３３に電力を供給する走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の正負の出力側を車両側負荷３０に接続する第１リレー２Ａ及び第２リレー２Ｂと、第１リレー２Ａと並列に接続されて車両側負荷３０のコンデンサー３２をプリチャージするプリチャージリレー２Ｃと、このプリチャージリレー２Ｃと第１リレー２Ａ及び第２リレー２Ｂをオンオフに制御する制御回路３、４３、５３とを備えている。リレー２は、励磁コイル２０の通電状態で可動接点２２を移動させて接点をオンオフに切り換えるリレーで、制御回路３、４３、５３は、第２リレー２Ｂとプリチャージリレー２Ｃをオン状態に切り換えて車両側負荷３０のコンデンサー３２をプリチャージし、コンデンサー３２がプリチャージされた状態で第１リレー２Ａをオンに切り換えて、走行用バッテリ１を車両側負荷３０に接続している。車両用の電源装置は、第２リレー２Ｂとプリチャージリレー２Ｃのいずれかであって、最初にオフ状態からオン状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くする遅延切換回路７、４７、５７を備えており、遅延切換回路７、４７、５７が、最初にオフ状態からオン状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くしている。
【００１２】
以上の車両用の電源装置は、リレーの切り換え時における騒音レベルを低減しながらリレーの接点の損傷を効果的に防止できる特徴がある。それは、オフ状態からオン状態に切り換えてアークの発生しない、すなわちオフからオンの切り換え時に接点に電流が流れない最初にオンに切り換えられるリレーを、切り換えに要する時間間隔を長くしてオフ状態からオン状態に切り換えるからである。
【００１３】
本発明の車両用の電源装置は、制御回路３、４３、５３が、プリチャージリレー２Ｃを最初にオフ状態からオン状態に切り換えると共に、遅延切換回路７、４７、５７が、プリチャージリレー２Ｃの切り換えに要する時間間隔を長くしてオフ状態からオン状態に切り換えることができる。
以上の電源装置は、プリチャージリレーの騒音レベルを低減してオフ状態からオン状態に切り換えできる。
【００１４】
本発明の車両用の電源装置は、制御回路３、４３、５３が、第２リレー２Ｂを最初にオフ状態からオン状態に切り換えると共に、遅延切換回路７、４７、５７が、第２リレー２Ｂの切り換えに要する時間間隔を長くしてオフ状態からオン状態に切り換えることができる。
以上の電源装置は、第２リレーの騒音レベルを低減してオフ状態からオン状態に切り換えできる。
【００１５】
本発明の車両用の電源装置は、制御回路３、４３、５３が、リレー２の励磁コイル２０の通電を制御するスイッチング素子６を備えると共に、遅延切換回路７、４７、５７が、スイッチング素子６の入力側にＰＷＭ変調された制御信号を入力して、接点状態の切り換えに要する時間間隔を長くしてオフ状態からオン状態に切り換えることができる。
以上の電源装置は、理想的な状態でオフ状態からオン状態に切り換えて騒音レベルを低減できる特徴がある。それは、ＰＷＭ変調された制御信号のデューティーを制御して、リレーの騒音レベルをコントロールできるからである。
【００１６】
本発明の車両用の電源装置は、遅延切換回路７、４７、５７が、最初にオフ状態からオン状態に切り換えられるリレー２の励磁コイル２０に接続しているスイッチング素子６の入力側にＰＷＭ変調された制御信号を入力して、オフ状態からオン状態への切り換えに要する時間間隔を長くし、その他のリレー２の励磁コイル２０に接続しているスイッチング素子６の入力側には、一定電圧の制御信号を入力して、オフ状態からオン状態に切り換えることができる。
以上の電源装置は、最初にオンに切り換えられるリレーの騒音レベルを低減しながら、他のリレーを速やかにオフ状態からオン状態に切り換えできる。
【００１７】
本発明の他の側面にかかる車両用の電源装置は、車両を走行させるモータ３３に電力を供給する走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の正負の出力側を車両側負荷３０に接続する第１リレー２Ａ及び第２リレー２Ｂと、第１リレー２Ａ及び第２リレー２Ｂをオンオフに制御する制御回路３、４３、５３とを備えており、リレー２が、励磁コイル２０の通電状態で可動接点２２を移動させて接点をオンオフに切り換えるリレーで、制御回路３、４３、５３が、第１リレー２Ａと第２リレー２Ｂをオン状態からオフ状態に切り換えて、走行用バッテリ１を車両側負荷３０から電気的に切り離している。車両用の電源装置は、第１リレー２Ａと第２リレー２Ｂのいずれかであって、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くする遅延切換回路７、４７、５７、６７を備えており、遅延切換回路７、４７、５７、６７でもって、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くしている。
【００１８】
以上の車両用の電源装置は、最後にオン状態からオフ状態へと切り換えるリレーの騒音レベルを低減しながら、リレーの接点の損傷を効果的に防止できる特徴がある。それは、オン状態からオフ状態に切り換えてアークの発生しない、すなわちオンからオフの切り換え時に接点に電流が流れない最後にオフ状態に切り換えられるリレーを、切り換えに要する時間間隔を長くしてオン状態からオフ状態に切り換えるからである。
【００１９】
本発明の車両用の電源装置は、制御回路３、４３、５３が、リレー２の励磁コイル２０の通電を制御するスイッチング素子６を備えると共に、遅延切換回路７、４７、５７が、スイッチング素子６の入力側にＰＷＭ変調された制御信号を入力して、切り換えに要する時間間隔を長くしてオン状態からオフ状態に切り換えることができる。
以上の電源装置は、理想的な状態でオン状態からオフ状態に切り換えて騒音レベルを低減できる特徴がある。それは、ＰＷＭ変調された制御信号のデューティーを制御して、リレーの騒音レベルをコントロールできるからである。
【００２０】
本発明の車両用の電源装置は、遅延切換回路７、４７、５７が、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレー２の励磁コイル２０に接続しているスイッチング素子６の入力側にＰＷＭ変調された制御信号を入力して、オン状態からオフ状態への切り換えに要する時間間隔を長くし、その他のリレー２の励磁コイル２０に接続しているスイッチング素子６の入力側には、一定電圧の制御信号を入力して、オン状態からオフ状態に切り換えることができる。
以上の電源装置は、理想的な状態でオン状態からオフ状態に切り換えて騒音レベルを低減できる特徴がある。それは、ＰＷＭ変調された制御信号のデューティーを制御して、リレーの騒音レベルをコントロールできるからである。
【００２１】
本発明の車両用の電源装置は、遅延切換回路６７を、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレー２の励磁コイル２０と並列に接続してなる並列回路６４とすることができる。
この電源装置は、簡単な回路構成で、最後にオン状態からオフ状態に切り換えるリレーの切り換えに要する時間間隔を長くできる。
【００２２】
本発明の他の側面にかかる車両用の電源装置は、車両を走行させるモータ３３に電力を供給する走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の正負の出力側を車両側負荷３０に接続する第１リレー２Ａ及び第２リレー２Ｂと、第１リレー２Ａと並列に接続されて車両側負荷３０のコンデンサー３２をプリチャージするプリチャージリレー２Ｃと、このプリチャージリレー２Ｃと第１リレー２Ａ及び第２リレー２Ｂをオンオフに制御する制御回路３、４３、５３とを備えて、リレー２が、励磁コイル２０の通電状態で可動接点２２を移動させて接点をオンオフに切り換えるリレーで、制御回路３、４３、５３が、第２リレー２Ｂとプリチャージリレー２Ｃをオン状態に切り換えて車両側負荷３０のコンデンサー３２をプリチャージし、コンデンサー３２がプリチャージされた状態で第１リレー２Ａをオンに切り換えて、走行用バッテリ１を車両側負荷３０に接続する。車両用の電源装置は、第２リレー２Ｂとプリチャージリレー２Ｃのいずれかであって、最初にオフ状態からオン状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くすると共に、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くする遅延切換回路７、４７、５７、６７を備えて、遅延切換回路７、４７、５７、６７が、最初にオフ状態からオン状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くすると共に、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くすることができる。
【００２３】
以上の車両用の電源装置は、最初にオフ状態からオン状態に切り換えられるリレーと、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレーの切り換え時における騒音レベルを低減しながら、リレーの接点の損傷を効果的に防止できる特徴がある。それは、オンオフの切り換え時にアークの発生しないリレーの切り換えに要する時間間隔を長くしてオンオフに切り換えるからである。
【００２４】
本発明の車両用の電源装置は、制御回路３、４３、５３が、リレー２の励磁コイル２０の通電を制御するスイッチング素子６を備えて、遅延切換回路７、４７、５７が、スイッチング素子６の入力側にＰＷＭ変調された制御信号を入力して、切り換えに要する時間間隔を長くしてオフ状態からオン状態に、またオン状態からオフ状態に切り換えることができる。
以上の電源装置は、理想的な状態でオン状態からオフ状態に、またオフ状態からオン状態に切り換えて騒音レベルを低減できる特徴がある。それは、ＰＷＭ変調された制御信号のデューティーを制御して、リレーの騒音レベルをコントロールできるからである。
【００２５】
本発明の車両用の電源装置は、遅延切換回路６７を、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレー２の励磁コイル２０と並列に接続してなる並列回路６４とすることができる。
以上の電源装置は、簡単な回路構成で、最後にオン状態からオフ状態に切り換えるリレーの切り換えに要する時間間隔を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置のブロック図である。
【図２】図１に示す車両用の電源装置のリレーをオフ状態からオン状態に切り換えるタイミングチャートの一例である。
【図３】図１に示す車両用の電源装置のリレーをオン状態からオフ状態に切り換えるタイミングチャートの一例である。
【図４】リレーがオンオフに切り換えられる原理を示す概略図である。
【図５】リレーのオンオフを切り換えるタイミングにおいて、可動接点の理想的な移動速度の変化を示すグラフである。
【図６】制御回路の一例を示すブロック図である。
【図７】リレーをオフからオンに切り換えるタイミングにおける可動接点の移動速度の変化と時間、及び制御信号のグラフである。
【図８】リレーをオンからオフに切り換えるタイミングにおける可動接点の移動速度の変化と時間、及び制御信号のグラフである。
【図９】制御回路の他の一例を示すブロック図である。
【図１０】制御回路の他の一例を示すブロック図である。
【図１１】チャタリング検出回路が検出する可動接点と固定接点の間の電圧の変化の一例を示すグラフである。
【図１２】遅延切換回路の他の一例を示す回路図である。
【図１３】遅延切換回路のさらに他の例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は車両用の電源装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２８】
図１に示す車両用の電源装置は、車両を走行させるモータ３３に電力を供給する走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の正負の出力側を車両側負荷３０に接続する第１リレー２Ａ及び第２リレー２Ｂと、第１リレー２Ａと並列に接続されて車両側負荷３０のコンデンサー３２をプリチャージするプリチャージリレー２Ｃと、このプリチャージリレー２Ｃと第１リレー２Ａ及び第２リレー２Ｂをオンオフに制御する制御回路３とを備えている。リレー２は、励磁コイル２０の通電状態で可動接点を移動させて接点をオンオフに切り換えるリレーである。
【００２９】
走行用バッテリ１は、充電できる複数の電池１０を直列に接続して出力電圧を高く、たとえば、１００Ｖ〜３００Ｖとしている。また、複数の電池を並列に接続して電流容量を大きくすることもできる。走行用バッテリ１は、車両を走行させる状態、すなわちキースイッチ３５をオンに切り換える状態で、リレー２をオン状態として車両側負荷３０に接続され、キースイッチ３５がオフに切り換えられる状態では、リレー２をオフ状態として車両側負荷３０から電気的に切り離される。
【００３０】
車両側負荷３０は、例えば、静電容量を３０００μＦ〜５０００μＦとする大容量のコンデンサー３２を負荷のＤＣ／ＡＣインバータ３１と並列に接続している。このコンデンサー３２が完全に放電される状態で、第１リレー２Ａと第２リレー２Ｂがオン状態に切り換えられると、コンデンサー３２を充電するために、瞬間的に極めて大きなチャージ電流が流れる。チャージ電流はリレー２の接点を損傷させる原因となるので、チャージ電流による弊害を防止するために、プリチャージ回路４を設けている。図１の電源装置は、第１リレー２Ａと並列にプリチャージ回路４を設けている。プリチャージ回路４は、コンデンサー３２のチャージ電流を制限するために、プリチャージリレー２Ｃと直列にプリチャージ抵抗５を接続している。プリチャージ抵抗５は、プリチャージリレー２Ｃをオンに切り換える状態で、コンデンサー３２の充電電流を小さく制限する。
【００３１】
車両側負荷３０は、ＤＣ／ＡＣインバータ３１を介して走行用バッテリ１をモータ３３と発電機３４とに接続している。ＤＣ／ＡＣインバータ３１は、走行用バッテリ１の直流を交流に変換してモータ３３に供給し、発電機３４の交流を直流に変換して走行用バッテリ１を充電する。図１は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカーを示している。発電機を装備しない電気自動車は、ＤＣ／ＡＣインバータを介してモータに電力を供給し、回生制動時には、モータを発電機とし、あるいは別に設けている発電機で走行用バッテリを充電する。なお、本実施例では、ＤＣ／ＡＣインバータを用いているが、ＤＣ／ＤＣコンバータでも構わない。
【００３２】
以上の電源装置は、プリチャージリレー２Ｃと第２リレー２Ｂとを制御回路３でオン状態に切り換えてコンデンサー３２をプリチャージする。コンデンサー３２がプリチャージされた後、第１リレー２Ａをオンに切り換えて、第１リレー２Ａがコンデンサー３２のチャージ電流で損傷するのを防止している。制御回路３は、リレー２の励磁コイル２０の通電を制御するスイッチング素子６をオンオフに切り換えて、リレー２をオンオフに切り換える。
【００３３】
図２と図３は、制御回路３がリレー２を切り換える状態を示している。図２は、リレー２をオン状態に切り換えるタイミングを、図３はリレー２をオフ状態に切り換えるタイミングを示している。車両のキースイッチ３５がオンに切り換えられると、制御回路３は図２に示すように、第２リレー２Ｂとプリチャージリレー２Ｃをオン状態に切り換えて車両側負荷３０のコンデンサー３２をプリチャージし、コンデンサー３２がプリチャージされた状態で、第１リレー２Ａをオンに切り換えて、走行用バッテリ１を車両側負荷３０に接続する。制御回路３は、図２に示すように、プリチャージリレー２Ｃを先にオンに切り換えた後、第２リレー２Ｂをオンに切り換えてコンデンサー３２をプリチャージし、あるいは、図示しないが、第２リレー２をオンに切り換えた後、プリチャージリレー２をオンに切り換えてコンデンサーをプリチャージすることもできる。制御回路３は、所定の時間が経過するとコンデンサー３２のプリチャージが完了したと判定し、あるいはプリチャージ電流が所定の電流値まで減少する状態、またはコンデンサーの電圧が所定の状態まで増加した状態でコンデンサー３２がプリチャージされたと判定し、第１リレー２Ａをオンに切り換える。第１リレー２Ａをオンに切り換えた後、プリチャージリレー２Ｃをオフに切り換える。
【００３４】
さらに、制御回路３は、車両のキースイッチ３５がオフに切り換えられると、第１リレー２Ａと第２リレー２Ｂを順番にオフに切り換える。図３は、第１リレー２Ａを先にオフに切り換えた後、第２リレー２Ｂをオフに切り換える状態を示している。ただ、制御回路は、図示しないが、第２リレー２をオフに切り換えた後、第１リレー２をオフに切り換えることもできる。
【００３５】
ところで、車両用の電源装置が装備するリレーは、大電流が流れるので電流容量の大きい、すなわち大きな可動接点のものが使用される。また、走行用バッテリの高電圧を遮断するために可動接点のストロークが大きく、かつ可動接点が速やかに移動するものが使用される。このリレーは、オンオフに切り換えるときに、大きな騒音を発生する。オンに切り換えられるときは、可動接点が固定接点に勢いよく衝突して騒音を発生する。また、オフに切り換えられるときには、可動接点が固定接点から離れてストッパに衝突して大きな騒音が発生する。
【００３６】
図４は、リレー２の原理図を示している。このリレー２は、往復運動する可動接点２２を支持している可動片２１と、この可動片２１の可動接点２２と対向する位置に配置している固定接点２３と、可動片２１をオフ状態、すなわち可動接点２２を固定接点２３から離す方向に弾性的に移動させている弾性体２４と、可動片２１を磁気的な吸引力で吸引して、可動接点２２を固定接点２３に接触させる励磁コイル２０と、可動接点２２をオフ位置に停止させるストッパ２５とを備えている。このリレー２は、励磁コイル２０の通電を制御して可動片２１を往復運動させる。すなわち、可動片２１で可動接点２２を往復運動させて、接点をオンオフに切り換える。励磁コイル２０に通電されると励磁コイル２０が可動片２１を吸引して可動接点２２を固定接点２３に接触させてオン状態に、励磁コイル２０の電流を遮断する状態では、可動片２１を弾性体２４が引っ張って可動接点２２を固定接点２３から離してオフ状態となる。可動片２１は、励磁コイル２０でオン方向に、弾性体２４でオフ方向に引っ張られる。
【００３７】
この構造のリレー２は、励磁コイル２０に通電されて可動片２１が励磁コイル２０に吸引されるとき、可動接点２２が固定接点２３に衝突して騒音が発生し、また、励磁コイル２０の電流が遮断されるとき、可動接点２２が固定接点２３から離れて可動片２１がストッパ２５に衝突して騒音が発生する。騒音レベルは、可動接点２２が固定接点２３に衝突する速度、また可動片２１がストッパ２５に衝突する速度で変化し、衝突速度が速いと騒音レベルが高く、衝突速度が遅いと騒音レベルは低くなる。
【００３８】
制御回路が図２で示すタイミングでリレーをオフ状態からオン状態に切り換え、また、図３に示すタイミングでオン状態からオフ状態に切り換えるとき、リレーは大きな騒音を発生する。リレーは、可動接点の動きを遅くして、衝突の衝撃を小さくし、すなわち、可動接点の動きを遅くして、切り換えに要する時間間隔を長くして、騒音レベルを低くできる。ただ、リレーは、切り換えに要する時間間隔を長くして可動接点の動きを遅くすると、可動接点が固定接点に接触する瞬間で、あるいは離れる瞬間に、接点間に発生したアークが割りと長時間滞在するために接点を大きく損傷する弊害がある。
【００３９】
この弊害を阻止するために、本発明の電源装置は、オフ状態からオン状態に切り換えるタイミングにおいては、第２リレー２Ｂとプリチャージリレー２Ｃのいずれかであって、最初にオフ状態からオン状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を遅延切換回路７で長くする。遅延切換回路７が、最初にオフ状態からオン状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くすることで、可動接点２２が衝突する衝撃を緩和して、騒音レベルを低減する。最初にオンに切り換えられるリレー２は、例えば第２リレー２Ｂが始めにオフ状態からオン状態に切り換えられても、プリチャージリレー２Ｃや第１リレー２Ａがオン状態にないので電流が流れない。したがって、この最初にオンに切り換えられるリレー２は、可動接点２２が固定接点２３に接触するタイミングでアークが発生して接点が損傷されることがない。このため、このリレー２は、遅延切換回路７でもって、切り換えに要する時間間隔を長くしても、接点が損傷することはない。
【００４０】
図２でリレー２をオフ状態からオン状態に切り換える制御回路３は、プリチャージリレー２Ｃが最初にオンに切り換えられるので、プリチャージリレー２Ｃをオフ状態からオン状態に切り換える切り換えに要する時間間隔を遅延切換回路７で長くする。図示しないがが、制御回路が第２リレーを先にオンに切り換えた後、プリチャージリレーをオンに切り換えてコンデンサーをプリチャージする回路構成にあっては、最初にオンに切り換えられる第２リレーが、遅延切換回路でもって、切り換えに要する時間間隔を長くしてオン状態に切り換えられる。
【００４１】
さらに、本発明の電源装置は、オン状態からオフ状態に切り換えるタイミングにおいては、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を遅延切換回路７で長くする。遅延切換回路７が、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くすることで、可動接点２２がストッパ２５に衝突する衝撃を緩和して、騒音レベルを低減する。最後にオフに切り換えられるリレー２は、オン状態からオフ状態に切り換えられても、すでに先にオフ状態に切り換えられる他のリレー２によって電流を遮断しているので、このリレー２で電流を遮断する必要がない。したがって、最後にオフに切り換えられるリレー２の可動接点２２が固定接点２３から離れるときに、接点間にアークが発生して接点を損傷することがない。このため、このリレー２は、遅延切換回路７でもって、切り換えに要する時間間隔を長くしても、接点が損傷することはない。
【００４２】
図３で示すように、リレー２をオン状態からオフ状態に切り換える制御回路３は、第２リレー２Ｂを最後にオフに切り換えるので、第２リレー２Ｂをオン状態からオフ状態に切り換える切り換えに要する時間間隔を遅延切換回路７で長くする。図示しないが、制御回路が第２リレーを先にオフに切り換えた後、第１リレーをオフに切り換える回路構成にあっては、最後にオフに切り換えられる第１リレーが、遅延切換回路でもって、切り換えに要する時間間隔を長くしてオフ状態に切り換えられる。
【００４３】
制御回路３は、励磁コイル２０の通電を制御して、切り換えに要する時間間隔を長くする。制御回路３は、切り換えに要する時間間隔を長くし、衝突の衝撃を少なくして切り換え時の騒音レベルを低減する。図５は、リレー２をオフからオンに切り換えるタイミングにおいて、騒音レベルを低減するために、可動接点２２が固定接点２３に向かって移動する理想的な速度特性を示している。この図に示すように、オフからオンの状態に切り換えられる可動接点２２は、最初に速やかに加速されて固定接点２３に向かって移動し、その後、次第に速度が遅くなり、固定接点２３に接触する状態での速度を遅くして騒音レベルを低減する。可動接点２２は励磁コイル２０に通電されて、すなわち励磁コイル２０に吸引されて移動する速度が加速される。反対に、可動接点２２は弾性体２４に引っ張られて固定接点２３に向かって移動する速度が減速される。弾性体２４は、可動接点２２を固定接点２３から離す方向に付勢し、励磁コイル２０は、可動接点２２を固定接点２３に向かって吸引しているので、励磁コイル２０の吸引力、すなわち励磁コイル２０の通電をコントロールして、可動接点２２の速度はコントロールできる。
【００４４】
また、オン状態の可動接点２２が固定接点２３から離れてオフ状態に切り換えられる状態においても、図５に示すように、最初は速やかにオフ方向に加速して、可動片２１がストッパ２５に衝突する直前では速度を遅くして騒音レベルを低下できる。このとき、可動片２１は、弾性体２４でオフ方向に加速され、励磁コイル２０の吸引力で減速される。したがって、オフ状態に切り換えられるとき、可動片２１がオフ方向に移動する速度を、弾性体２４の引っ張り力と励磁コイル２０の吸引力とのバランスをコントロールすることで調整して、図５に示すカーブで可動片２１を移動させて騒音レベルを低減できる。
【００４５】
リレー２は、オンオフの切り換え時に、励磁コイル２０の通電を制御するスイッチング素子６の入力側に、ＰＷＭ変調された制御信号を入力して、可動接点２２の移動速度を、図５に示すカーブに接近させるように制御して騒音レベルを低減する。この制御回路３は、リレー２の切り換えに要する時間間隔を長くするための遅延切換回路７と、リレー２を通常の速度でオンオフに切り換えるノーマル切換回路８とを入力回路９に接続している。入力回路９は、遅延切換回路７とノーマル切換回路８とを選択して、スイッチング素子６に入力する。この制御回路３は、励磁コイル２０の電流を制御するスイッチング素子６に制御信号を入力する入力回路９に、遅延切換回路７とノーマル切換回路８とを接続している。遅延切換回路７は、特定のリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くしてオンオフに切り換え、ノーマル切換回路８は他のリレー２を速やかにオンオフに切り換える。
【００４６】
スイッチング素子６はＦＥＴやトランジスタからなる半導体スイッチング素子で、入力側の信号でオンオフに切り換えられる。入力回路９は、ＦＥＴのスイッチング素子６をゲート電圧で、トランジスタのスイッチング素子をベース電流でオンオフに切り換える。
【００４７】
入力回路９は、スイッチング素子６の入力側に入力する制御信号でスイッチング素子６をオンオフに制御して、励磁コイル２０の通電を制御してリレー２のオンオフ状態を切り換える。入力回路９は、切り換えに要する時間間隔を長くして切り換えるリレー２のスイッチング素子６の入力側には、遅延切換回路７から入力される制御信号を入力して切り換えに要する時間間隔を長くし、切り換えに要する時間間隔を長くしないで切り換えるリレー２に接続しているスイッチング素子６の入力側には、ノーマル切換回路８から入力される制御信号を入力してオンオフに切り換える。
【００４８】
遅延切換回路７は、ＰＷＭ変調された制御信号を、入力回路９を介してスイッチング素子６に入力して、リレー２の切り換えに要する時間間隔を長くする。遅延切換回路７は、ＰＷＭ変調された制御信号のパルス幅を広くして励磁コイル２０の吸引力を大きく、反対にパルス幅を狭くして励磁コイル２０の吸引力を弱くできる。
【００４９】
遅延切換回路７は、励磁コイル２０の電流を検出してＰＷＭ変調された制御信号をコントロールし、あるいは、励磁コイル２０の供給電圧を検出してＰＷＭ変調された制御信号をコントロールし、さらに、可動接点２２のチャタリングを検出してＰＷＭ変調された制御信号をコントロールして、リレー２の騒音レベルを理想的な状態で低減できる。ただし、遅延切換回路は、必ずしも電流や電圧、あるいはチャタリングを検出してＰＷＭ変調したパルス幅を調整する必要はなく、一定のＰＷＭ変調された制御信号を、入力回路を介してスイッチング素子に入力して切り換えに要する時間間隔を長くすることもできる。
【００５０】
励磁コイル２０の電流を検出してＰＷＭ変調された制御信号のパルス幅を調整する遅延切換回路７は、図６に示すように、スイッチング素子６をオンとする状態で、励磁コイル２０に流れる電流を検出する電流検出回路１１と、検出電流に対する制御信号を記憶する記憶回路１２と、電流検出回路１１で検出される励磁コイル２０の電流と、記憶回路１２に記憶している記憶データから制御信号を特定して入力回路９に入力するコントロール回路１３とを備えている。この遅延切換回路７は、コントロール回路１３が、記憶回路１２に記憶している制御信号を、電流検出回路１１が検出する検出電流に基づいて特定して入力回路９に入力する。入力回路９は、遅延切換回路７から入力される制御信号をスイッチング素子６の入力側に入力して、スイッチング素子６でもって励磁コイル２０の電流を制御してリレー２のオンオフ状態を制御する。遅延切換回路７は、ＰＷＭ変調された制御信号を入力回路９を介してスイッチング素子６の入力側に入力して、スイッチング素子６のオンオフを制御する。
【００５１】
遅延切換回路７は、電流に対するＰＷＭ変調された制御信号を特定するために、励磁コイル２０の電流を電流検出回路１１で検出する。この電流検出回路１１は、図６に示すように、励磁コイル２０に通電される最初のパルスのタイミングで初期電流を検出する。この電流検出回路１１は、スイッチング素子６の入力側に、ＰＷＭ変調された制御信号を入力する状態で、最初のパルスのオン時間内において、励磁コイル２０の初期電流を検出する。この電流検出回路１１は、最初のパルスの立ち上がり時間に同期して、励磁コイル２０の電流を検出するＡ／Ｄコンバータ（図示せず）を入力側に設けている。このＡ／Ｄコンバータは、初期パルスで励磁コイル２０に流れる電流をデジタル信号に変換してコントロール回路１３に出力する。
【００５２】
電流検出回路１１は、リレー２をオフ状態にしている時間帯において、所定のサンプリング周期（たとえば、１０秒〜１０分のサンプリング周期）で、リレー２をオン状態に切り換える最低電圧よりも低い電圧を励磁コイル２０に供給し、あるいは可動接点２２をオンに切り換えるよりも短いパルス幅で励磁コイル２０に通電して、励磁コイル２０の電流を検出することもできる。この電流検出回路１１は、励磁コイル２０が通電され、オン状態へ移行する以前に励磁コイル２０の電流を検出して、検出電流をＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換してコントロール回路１３に出力する。
【００５３】
検出電流に基づいて騒音レベルを低減するＰＷＭ変調された制御信号は、記憶回路１２に記憶している。記憶回路１２は、励磁コイル２０の電流に対して、騒音レベルを最も低減できるＰＷＭ変調された制御信号を記憶している。記憶回路１２は、ルックアップテーブルとして、又は関数として、励磁コイル１１の電流に対するＰＷＭ変調された制御信号を記憶している。リレー２は、可動接点２２をオフからオンに切り換える時間帯において、図７の（ａ）の曲線Ａで示すように、可動接点２２の移動速度をコントロールして騒音レベルを低減しながらオン状態に切り換えできる。可動接点２２をオンに切り換える制御信号は、図７の（ｂ）に示すように、可動接点２２が固定接点２３に接近するにしたがって、パルス幅を狭くするようにＰＷＭ変調されてスイッチング素子６に入力される。このとき、可動接点２２は、図７の（ａ）の曲線Ａで示すように、最初には励磁コイル２０に吸引されて速やかに加速され、その後、励磁コイル２０の吸引力を少なくして速度を低下し、固定接点２３に衝突するときの速度を低減して、騒音レベルを低減できる。励磁コイル１１の温度に対する最適な制御信号は、あらかじめリレー２に通電して測定され、測定結果から励磁コイル２０の電流、すなわち電気抵抗に対して最適にＰＷＭ変調された制御信号として記憶回路１２に記憶される。
【００５４】
励磁コイル２０にＰＷＭ変調された制御信号を入力してスイッチング素子６をオンオフに切り換えると、励磁コイル２０の電気抵抗が小さい状態、すなわち励磁コイル２０の電流が増加する状態では可動接点２２が固定接点２３に衝突する速度が速くなる。この状態を図７の（ａ）の曲線Ｂで示している。この状態は、励磁コイル２０の吸引力が大きくなって、可動接点２２が固定接点２３に向かって接近する速度、すなわち、この方向の加速力が大きくなる。反対に励磁コイル２０の電気抵抗が大きくなる状態、すなわち、励磁コイル２０の電流が減少する状態では、可動接点２２が固定接点２３に向かって移動する速度が遅くなって正常にオン状態に切り換えできなくなる。この状態を図７の（ａ）の曲線Ｃで示している。この状態は、励磁コイル２０の吸引力が弱くなって、可動接点２２が固定接点２３に向かって接近する速度、すなわちこの方向の加速力が小さくなってＰＷＭ変調された制御信号の時間最中に固定接点２３に接触できなくなり、ＰＷＭ変調された制御信号の入力が終わり一定の制御信号が入力されたさいに、騒音が低減されない状態で固定接点２３に接触する。
【００５５】
記憶回路１２は、図７の（ａ）の曲線Ａで示す理想的な速度で可動接点２２が固定接点２３に向かって移動できるように、励磁コイル２０の電流に対する、すなわち励磁コイル２０の電気抵抗に対するＰＷＭ変調された制御信号を記憶している。励磁コイル２０の電流が大きくなって電気抵抗が小さくなると、同じパルス幅の制御信号では励磁コイル２０の吸引力が増加するので、記憶回路１２は励磁コイル２０の電流が増加すると、パルス幅を狭くするようにＰＷＭ変調された制御信号を記憶している。
【００５６】
コントロール回路１３は、電流検出回路１１で励磁コイル２０の電流が検出されると、この検出電流から記憶回路１２に記憶しているＰＷＭ変調された制御信号を選択し、選択された制御信号を入力回路９に入力する。入力回路９は、コントロール回路１３から入力された制御信号をスイッチング素子６の入力側に入力して、スイッチング素子６をオンオフに切り換え、励磁コイル２０の吸引力をコントロールして、可動接点２２をオフからオンに切り換える。
【００５７】
遅延切換回路７は、最初のパルス波で励磁コイル２０に流れる初期電流を検出し、あるいはオフ状態で検出された検出電流で記憶回路１２に記憶している制御信号を選択する。初期電流で制御信号を特定する遅延切換回路７は、励磁コイル２０に最初のパルス波を入力して励磁コイル２０の電流を電流検出回路１１で検出した後、検出電流でもって、その後のパルス幅を記憶回路１２に記憶する記憶データから特定し、ＰＷＭ変調された制御信号を、入力回路９を介してスイッチング素子６の入力側に入力する。電流検出回路１１がオフ状態で励磁コイル２０の電流を検出する制御回路３は、オン状態へと移行しない検出電流でもって記憶回路１２の記憶データからＰＷＭ変調された制御信号を特定し、その後に励磁コイル２０に通電される状態において、特定された制御信号をスイッチング素子６の入力側に入力して可動接点２２をオフからオンに切り換える。可動接点２２を固定接点２３に接触させてオン状態となった後は、励磁コイル２０に通電する状態に保持してオン状態に保持される。
【００５８】
以上は、可動接点２２をオフからオンに切り換える状態を詳述したが、可動接点２２をオンからオフに切り換える状態も同じように、ＰＷＭ変調された制御信号をスイッチング素子６に入力して騒音レベルを低減しながら可動接点２２をオフに切り換えできる。この状態を図８の（ａ）に示している。オンからオフに切り換えられる可動接点２２は、騒音レベルを低減するために、ストッパ２５に衝突する速度を遅くする。オフ状態に切り換えられる可動接点２２は、弾性体２４でオフ方向に加速され、励磁コイル２０で反対方向に引っ張られる。したがって、オフに切り換えられる可動接点２２は、オンに切り換えられる状態とは反対に、可動接点２２、正確には可動片２１がストッパ２５に接近するにしたがって、励磁コイル２０の吸引力を大きくして可動接点２２の速度を減速する必要がある。オフ方向に移動する可動接点２２は、励磁コイル２０の吸引力で減速されるからである。したがって、図８の（ｂ）に示すように、可動接点２２をオフに切り換える制御信号は、可動接点２２が固定接点２３から離れるにしたがって、パルス幅を広くするようにＰＷＭ変調されてスイッチング素子６に入力される。この制御信号も記憶回路１２に記憶される。すなわち、記憶回路１２は、可動接点２２をオフに切り換える状態においても、励磁コイル２０の電流に最適なＰＷＭ変調された制御信号をあらかじめ測定して記憶している。可動接点２２がオフに切り換えられた後は、励磁コイル２０の電流を遮断してオフ状態に保持される。可動接点２２をオフ状態に切り換えるとき、コントロール回路１３は、オフ状態に切り換える直前の励磁コイル２０の電流から、制御信号を選択する。
【００５９】
さらに、図９の制御回路４３は、遅延切換回路４７に、励磁コイル２０の供給電圧を検出する電圧検出回路１４を備えている。この制御回路４３は、励磁コイル２０の電流を制御するスイッチング素子６と、スイッチング素子６の入力側に制御信号を入力して、スイッチング素子６のオン状態を制御する入力回路９と、励磁コイル２０の電圧を検出してリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くする制御信号を入力回路９に入力する遅延切換回路４７と、リレー２を通常の速度でオンオフに切り換えるノーマル切換回路８とを備えている。この遅延切換回路４７は、電圧検出回路１４で検出される電圧に対応して、スイッチング素子６に入力するＰＷＭ変調された制御信号を記憶している記憶回路１２と、電圧検出回路１４で検出される励磁コイル２０の電圧と、記憶回路１２に記憶している記憶データから制御信号を特定して入力回路９に入力するコントロール回路１３とを備えている。
【００６０】
遅延切換回路４７は、コントロール回路１３が、記憶回路１２に記憶している制御信号を、電圧検出回路１４で検出する検出電圧に基づいて特定して入力回路９に入力する。入力回路９は、遅延切換回路４７から入力される制御信号をスイッチング素子６の入力側に入力して、スイッチング素子６でもって励磁コイル２０の電流を制御してリレー２のオンオフ状態を制御する。遅延切換回路４７は、ＰＷＭ変調された制御信号を、入力回路９を介してスイッチング素子６の入力側に入力して、スイッチング素子６のオンオフを制御する。
【００６１】
遅延切換回路４７は、コントロール回路１３が電圧に対する制御信号を特定するために、励磁コイル２０の供給電圧を電圧検出回路１４で検出する。この電圧検出回路１４は、励磁コイル２０に通電される状態で、あるいは通電する以前に供給電圧を検出して、検出する電圧をデジタル信号に変換してコントロール回路１３に出力する。
【００６２】
検出電圧から騒音レベルを低減するＰＷＭ変調された制御信号は、記憶回路１２に記憶している。記憶回路１２は、励磁コイル２０の供給電圧に対して、騒音レベルを最も低減できるＰＷＭ変調された制御信号を記憶している。このリレー２は、可動接点２２をオフからオンに切り換える時間帯において、図７の（ａ）の曲線Ａで示すように可動接点２２の移動速度をコントロールして騒音レベルを低減しながらオン状態に切り換えできる。可動接点２２をオンに切り換える制御信号は、図７の（ｂ）に示すように、可動接点２２が固定接点２３に接近するにしたがって、パルス幅を狭くするようにＰＷＭ変調されてスイッチング素子６に入力される。このとき、可動接点２２は、図７の（ａ）の曲線Ａで示すように、最初には励磁コイル２０に吸引されて速やかに加速され、その後、励磁コイル２０の吸引力を少なくして速度を低下し、固定接点２３に衝突するときの速度を低減して、騒音レベルを低減できる。供給電圧に対する最適な制御信号は、あらかじめリレー２に所定の供給電圧を印加して測定され、測定結果から励磁コイル２０の供給電圧に対して最適にＰＷＭ変調された制御信号が記憶回路１２に記憶される。
【００６３】
励磁コイル２０にＰＷＭ変調された制御信号を入力してスイッチング素子６をオンオフに切り換えると、励磁コイル２０の供給電圧が高い状態では可動接点２２が固定接点２３に衝突する速度が速くなる。この状態を図７の（ａ）の曲線Ｂで示している。この状態は、励磁コイル２０の吸引力が大きくなって、可動接点２２が固定接点２３に向かって接近する速度、すなわち、この方向の加速力が大きくなる。反対に励磁コイル２０の供給電圧が低下する状態では、可動接点２２が固定接点２３に向かって移動する速度が遅くなって正常にオン状態に切り換えできなくなる。この状態を図７の（ａ）の曲線Ｃで示している。この状態は、励磁コイル２０の吸引力が弱くなって、可動接点２２が固定接点２３に向かって接近する速度、すなわちこの方向の加速力が小さくなってＰＷＭ変調された制御信号の時間最中に固定接点２３に接触できなくなり、ＰＷＭ変調された制御信号の入力が終わり一定の制御信号が入力された際に、騒音が低減されない状態で固定接点２３に接触する。
【００６４】
記憶回路１２は、図７の（ａ）の曲線Ａで示す理想的な速度で可動接点２２が固定接点２３に向かって移動できるように、励磁コイル２０の供給電圧に対するＰＷＭ変調された制御信号を記憶している。励磁コイル２０の供給電圧が高くなると、同じパルス幅の制御信号では励磁コイル２０の吸引力が増加するので、記憶回路１２は励磁コイル２０の供給電圧が高くなると、パルス幅を狭くするようにＰＷＭ変調された制御信号を記憶している。
【００６５】
コントロール回路１３は、電圧検出回路１４で検出される検出電圧から記憶回路１２に記憶しているＰＷＭ変調された制御信号を選択し、選択された制御信号を入力回路９に入力する。入力回路９は、コントロール回路１３から入力された制御信号をスイッチング素子６の入力側に入力して、スイッチング素子６を切り換え、励磁コイル２０の吸引力をコントロールして、可動接点２２をオフからオンに切り換える。
【００６６】
遅延切換回路４７は、可動接点２２をオンに切り換える直前のタイミングで検出した検出電圧で記憶回路１２に記憶している制御信号を選択する。電圧検出回路１４は、例えば抵抗を基準電位との間に用いて、その端子間電圧を測定する機構を有している（図示せず）。この遅延切換回路４７は、検出電圧でもって、記憶回路１２に記憶する記憶データから制御信号を特定し、ＰＷＭ変調された制御信号を、入力回路９を介してスイッチング素子６の入力側に入力する。可動接点２２を固定接点２３に接触させてオン状態となった後は、励磁コイル２０に通電する状態に保持してオン状態に保持される。
【００６７】
以上は、可動接点２２をオフからオンに切り換える状態を詳述したが、可動接点２２をオンからオフに切り換える状態も同じように、ＰＷＭ変調された制御信号をスイッチング素子６に入力して騒音レベルを低減しながら可動接点２２をオフに切り換えできる。この状態を図８の（ａ）に示している。オンからオフに切り換えられる可動接点２２は、騒音レベルを低減するために、ストッパ２５に衝突する速度を遅くする。オフ状態に切り換えられる可動接点２２は、弾性体２４でオフ方向に加速され、励磁コイル２０で反対方向に引っ張られる。したがって、オフに切り換えられる可動接点２２は、オンに切り換えられる状態とは反対に、可動接点２２、正確には可動片２１がストッパ２５に接近するにしたがって、励磁コイル２０の吸引力を大きくして可動接点２２の速度を減速する必要がある。オフ方向に移動する可動接点２２は、励磁コイル２０の吸引力で減速されるからである。したがって、図８の（ｂ）に示すように、可動接点２２をオフに切り換える制御信号は、可動接点２２が固定接点２３から離れるにしたがって、パルス幅を広くするようにＰＷＭ変調されてスイッチング素子６に入力される。この制御信号も、供給電圧に最適なＰＷＭ変調されたパルス信号として記憶回路１２に記憶される。すなわち、記憶回路１２は、可動接点２２をオフに切り換える状態においても、励磁コイル２０の供給電圧に最適なＰＷＭ変調された制御信号をあらかじめ測定して記憶している。可動接点２２がオフに切り換えられた後は、励磁コイル２０の電流を遮断してオフ状態に保持される。可動接点２２をオフ状態に切り換えるとき、コントロール回路１３は、オフ状態に切り換える直前に検出した励磁コイル２０の検出電圧から、制御信号を選択する。
【００６８】
さらに、図１０の制御回路５３は、遅延切換回路５７に可動接点２２のチャタリングを検出するチャタリング検出回路１５を備えている。この制御回路５３は、励磁コイル２０の電流を制御するスイッチング素子６と、スイッチング素子６の入力側に制御信号を入力して、スイッチング素子６のオン状態を制御する入力回路９と、可動接点２２のチャタリングを検出してリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くする制御信号を入力回路９に入力する遅延切換回路５７と、リレー２を通常の速度でオンオフに切り換えるノーマル切換回路８とを備えている。
【００６９】
遅延切換回路５７は、可動接点２２をオンに切り換えるタイミングで発生するチャタリングを検出するチャタリング検出回路１５と、このチャタリング検出回路１５で検出されるチャタリング波形に対応して、スイッチング素子６に入力する制御信号を記憶している記憶回路１２と、チャタリング検出回路１５で検出されるチャタリング波形と、記憶回路１２に記憶している記憶データから制御信号を特定して入力回路９に入力するコントロール回路１３とを備えている。
【００７０】
遅延切換回路５７は、コントロール回路１３が、記憶回路１２に記憶している制御信号を、チャタリング検出回路１５で検出するチャタリング波形に基づいて特定して入力回路９に入力する。入力回路９は、遅延切換回路５７から入力される制御信号をスイッチング素子６の入力側に入力して、スイッチング素子６でもって励磁コイル２０の電流を制御してリレー２のオンオフ状態を制御する。遅延切換回路５７は、ＰＷＭ変調された制御信号を、入力回路９を介してスイッチング素子６の入力側に入力して、スイッチング素子６のオンオフを制御する。
【００７１】
遅延切換回路５７は、コントロール回路１３が、チャタリングから推定する機械的可動部分の変化に対する制御信号を特定するために、可動接点２２をオンに切り換えるタイミングで可動接点２２のチャタリング波形をチャタリング検出回路１５で検出する。このチャタリング検出回路１５は、可動接点２２をオフからオンに切り換えて発生するチャタリング波形を検出する。チャタリング波形は、所定のサンプリング周期で、可動接点２２と固定接点２３との間の電圧を検出して検出される。可動接点２２と固定接点２３との間にチャタリングが発生すると、図１１に示すように、可動接点２２の固定接点２３との間の電圧が連続して０Ｖとならず、可動接点２２が固定接点２３から離れて複数の電圧波形が発生する。チャタリング検出回路１５は、所定のサンプリング周期で、可動接点２２と固定接点２３の電圧を検出し、検出する電圧が所定のレベル範囲となる回数、図１１においては３回を検出して、チャタリング波形を検出する。可動接点２２が勢いよく固定接点２３に衝突すると、すなわち騒音レベルが高いと、衝突速度が速いので、固定接点２３に衝突してから反発する回数が多く、すなわちチャタリング回数が多くなる。したがって、チャタリング回数が多くなるチャタリング波形を検出すると、ＰＷＭ変調された制御信号のパルス幅を狭くして、チャタリングを少なく、すなわち騒音レベルを低減できる。
【００７２】
この遅延切換回路５７は、可動接点２２をオフからオンに切り換えてチャタリング波形を検出すると、このチャタリング波形から、次に可動接点２２を切り換える制御信号を特定する。チャタリング波形からチャタリング回数が多い状態は、可動接点２２が固定接点２３に高速で衝突したことになるので、チャタリング回数が多いと、ＰＷＭ変調された制御信号のパルス幅を狭くして、チャタリング回数を少なく、すなわち、騒音レベルを低減するように励磁コイル２０に通電する。検出されるチャタリング波形から、騒音レベルを低減するＰＷＭ変調された制御信号は、記憶回路１２に記憶される。記憶回路１２は、励磁コイル２０のチャタリング波形に対して、騒音レベルを最も低減できるＰＷＭ変調された制御信号を記憶している。
【００７３】
リレー２は、可動接点２２をオフからオンに切り換える時間帯において、図７の（ａ）の曲線Ａで示すように、可動接点２２の移動速度をコントロールして騒音レベルを低減しながらオン状態に切り換えできる。可動接点２２をオンに切り換える制御信号は、図７の（ｂ）に示すように、可動接点２２が固定接点２３に接近するにしたがって、パルス幅を狭くするようにＰＷＭ変調されてスイッチング素子６に入力される。このとき、可動接点２２は、図７の（ａ）の曲線Ａで示すように、最初には励磁コイル２０に吸引されて速やかに加速され、その後、励磁コイル２０の吸引力を少なくして速度を低下し、固定接点２３に衝突するときの速度を低減して、チャタリングを少なくして騒音レベルを低減する。チャタリング波形に対する最適なＰＷＭ変調された制御信号は、リレー２のチャタリングからあらかじめ測定され、測定結果からチャタリング波形に対して最適にＰＷＭ変調された制御信号が記憶回路１２に記憶される。
【００７４】
励磁コイル２０にＰＷＭ変調された制御信号を入力してスイッチング素子６をオンオフに切り換えると、チャタリングが多い状態では可動接点２２が固定接点２３に衝突する速度が速くなる。この状態を図７の（ａ）の曲線Ｂで示している。この状態は、可動片２１の機械的可動部分の変化が大きくなって、可動接点２２が固定接点２３に向かって接近する速度、すなわちこの方向の加速力が大きくなる。
【００７５】
記憶回路１２は、図７の（ａ）の曲線Ａで示す理想的な速度で可動接点２２が固定接点２３に向かって移動してチャタリングが発生しないように、可動片２１の機械的可動部分の変化に対するＰＷＭ変調された制御信号を記憶している。可動片２１の機械的可動部分の変化が大きくなり、チャタリングが激しくなると、このことをチャタリング検出回路１５で検出して、コントロール回路１３は、記憶回路１２に記憶される制御信号でもって、パルス幅を狭くするようにＰＷＭ変調された制御信号をスイッチング素子６の入力側に入力して、スイッチング素子６のオンオフを制御する。
【００７６】
遅延切換回路５７は、チャタリング検出回路１５で検出されるチャタリング波形から記憶回路１２に記憶しているＰＷＭ変調された制御信号を選択し、選択された制御信号を、入力回路９を介してスイッチング素子６の入力側に入力して、スイッチング素子６を切り換え、励磁コイル２０の吸引力をコントロールして、可動接点２２をオフからオンに切り換える。
【００７７】
コントロール回路１３は、前回に可動接点２２をオンに切り換えるタイミングで検出したチャタリング波形で、次に可動接点２２をオン状態に切り換える制御信号を記憶回路１２に記憶している制御信号から選択する。このコントロール回路１３は、チャタリング波形でもって、記憶回路１２に記憶する記憶データから制御信号を特定し、ＰＷＭ変調された制御信号を、入力回路９を介してスイッチング素子６の入力側に入力する。可動接点２２を固定接点２３に接触させてオン状態となった後は、励磁コイル２０に通電する状態に保持してオン状態に保持される。
【００７８】
また、可動接点２２をオンからオフ状態に切り換えるときも、直前にオンされたときのチャタリング波形より特定された制御信号の相関を取り、この相関結果の制御信号を記憶回路１２に記憶している。コントロール回路１３、記憶回路１２に記憶された制御信号によりＰＷＭ変調された制御信号を、入力回路９を介してスイッチング素子６の入力側に入力し、可動接点２２をオンからオフに切り換える。なお、相関結果の制御信号は、別の記憶回路に記憶させることも可能である。
【００７９】
さらに、遅延切換回路６７は、図１２に示すように、最後にオン状態からオフ状態に切り換えられるリレー２の励磁コイル２０と並列に接続している並列回路６４とすることができる。この遅延切換回路６７は、励磁コイル２０と並列に接続している並列回路６４でもって、励磁コイル２０に流れていた電流をゆっくりと減衰させて、オフ状態の切り換えに要する時間間隔を長くする。並列回路６４は、リレー２をオン状態からオフ状態に切り換える切り換えに要する時間間隔を長くするので、最後にオフに切り換えられるリレー２の励磁コイル２０と並列に接続される。
【００８０】
励磁コイル２０はスイッチング素子６がオフに切り換えられた状態で、電流のエネルギーを蓄えている。このエネルギーは、電流の二乗と励磁コイル２０のインダクタンスの積の１／２となる。このエネルギーを減衰させるために、矢印Ａで示すように並列回路６４に電流が流れるので、この電流をダイオード６５とツェナーダイオード６６とで減衰させて、オフ状態に切り換えられる切り換えに要する時間間隔を長くすることができる。図の並列回路６４は、ダイオード６５とツェナーダイオード６６の直列回路で実現している。ただ、並列回路は、ダイオードと抵抗器との直列回路、ツェナーダイオードのみ、ダイオードのみ、ツェナーダイオードと抵抗器との直列回路、ダイオードとツェナーダイオードと抵抗器との直列回路とすることもできる。例えば図１３に示すように、並列回路をダイオード６５Ｂのみで構成する場合は、図１２に示すダイオード６５とツェナーダイオード６６の直列回路と比較して、復帰速度が遅くなり、オフ状態に切り換える際の騒音レベルを低減できる。またツェナーダイオードを使用しない分だけ、製造コストを低減できる利点も得られる。一方で、図１３の回路例では復帰速度が遅くなる分、回路の遮断に要する時間が長くなるが、このような反応速度でも対応できる部所に使用すれば足りる。例えば図１の回路例において、第１リレー２Ａと第２リレー２Ｂを共にオンした状態から、第１リレー２Ａをオフした後に遅れて第２リレー２Ｂをオフする場合、後からオフされる第２リレー２Ｂにはアークが発生しないので、第２リレー２Ｂの励磁コイル２０に図１３の並列回路を適用して、騒音レベルを低減しながらリレーの接点の損傷を防止できる。また同様に、第１リレーと第２リレーを共にオフした状態から、先にオフ状態からオン状態に切り換えるリレーには、電流が流れずアークが発生しないため、このリレーの励磁コイルに図１３の並列回路を適用して、騒音レベルを低減しつつリレーの接点の損傷を防止できる。
【００８１】
本発明は、最初にオンに切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くし、さらに、好ましくは最後にオフに切り換えられるリレー２の切り換えに要する時間間隔を長くして、このリレー２の切り換え時の騒音レベルを低減するが、リレーの切り換えに要する時間間隔を長くする回路やその構造を特定するものではなく、このことを実現する回路や構造は、すでに開発され、あるいはこれから開発される全ての回路や構造とすることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１…走行用バッテリ
２…リレー                    ２Ａ…第１リレー
２Ｂ…第２リレー
２Ｃ…プリチャージリレー
３…制御回路
４…プリチャージ回路
５…プリチャージ抵抗
６…スイッチング素子
７…遅延切換回路
８…ノーマル切換回路
９…入力回路
１０…電池
１１…電流検出回路
１２…記憶回路
１３…コントロール回路
１４…電圧検出回路
１５…チャタリング検出回路
２０…励磁コイル
２１…可動片
２２…可動接点
２３…固定接点
２４…弾性体
２５…ストッパ
３０…車両側負荷
３１…ＤＣ／ＡＣインバータ
３２…コンデンサー
３３…モータ
３４…発電機
３５…キースイッチ
４３…制御回路
４７…遅延切換回路
５３…制御回路
５７…遅延切換回路
６４…並列回路
６５、６５Ｂ…ダイオード
６６…ツェナーダイオード
６７…遅延切換回路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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