(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点をそれぞれ有する２個の固定接触子と、
前記２個の固定接点の配列方向に垂直な方向に接離可能であって前記固定接点の配列方向と平行な方向に配列された２個の可動接点を有する可動接触子と、
前記可動接触子を駆動する駆動部と、
前記固定接点および前記可動接点を間に挟んで対向配置され、前記２つの固定接触子の配列方向および前記２つの可動接点の配列方向を含む平面を垂直方向に貫く方向の磁界を形成する永久磁石と、
を有し、
バッテリの正極および負極にそれぞれ接続され、バッテリとバッテリから供給される電力により駆動するモータとの間の接続を開閉する第１制御リレーおよび第２制御リレーを制御するリレー制御装置であって、
前記モータが力行状態にあって、力行状態時の電流の向きである順電流が流れた場合には、前記第１制御リレーと前記第２制御リレーのうち、順電流が流れたときに前記固定接点と前記可動接点との間に生じるアークが前記磁界の作用によって互いに離れる方向に引き伸ばされる一方の制御リレーを、順電流が流れていれば前記固定接点と前記可動接点との間に生じるアークが前記磁界の作用によって互いに近づく方向に引き伸ばされることとなる他方の制御リレーより先に開状態にし、
前記モータが回生状態にあって、回生状態時の電流の向きである逆電流が流れた場合には、前記第１制御リレーと前記第２制御リレーのうち、逆電流が流れたときに前記固定接点と前記可動接点との間に生じるアークが前記磁界の作用によって互いに離れる方向に引き伸ばされる前記他方の制御リレーを、逆電流が流れていれば前記固定接点と前記可動接点との間に生じるアークが前記磁界の作用によって互いに近づく方向に引き伸ばされることとなる前記一方の制御リレーより先に開状態にすることを特徴とするリレー制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リレー制御装置に関する。特に本発明は、モータの動力源となるバッテリの正極および負極にそれぞれ接続され、２個の固定接点および可動接点を有し、固定接点および可動接点の近傍に永久磁石が配置されたリレーを制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータの駆動により走行する電気自動車が知られている。電力を蓄える電池を備え、モータと電池との間には、電池からの電力供給を制御するための制御リレーであるシステムメインリレー（以下、ＳＭＲという）が電池の正極側と負極側に設けられている。
【０００３】
図３は、従来より電気自動車に用いられているモータ用電源装置１２の回路構成図である。バッテリ２０は、多数の電池セルからなる組電池であり約３００Ｖの出力電圧を有する。バッテリ２０の正極は、ＳＭＲ３０を介して、インバータ４０の一端と接続されている。また、バッテリ２０の負極は、ＳＭＲ３２を介して、インバータ４０の他端と接続されている。このインバータ４０には、３相交流モータ５０が負荷として接続されている。従って、ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２をオンすることにより、インバータ４０に電力が供給され、インバータ４０のスイッチング制御により三相交流が発生する。この３相交流によって３相交流モータ５０が駆動し、車両が走行する。
【０００４】
具体的には、ドライバーが車両に乗り込み、運転開始のためにキー操作を行うと、電源制御装置（図示せず）によりＳＭＲのオン／オフが制御され、バッテリ２０の正極と負極とが負荷側の回路に接続される。また、ドライバーが運転停止のためのキー操作を行なうと、電源制御装置によりＳＭＲのオン／オフが制御され、バッテリ２０の正極と負極とが負荷側の回路から遮断される。
【０００５】
ＳＭＲに関しては、固定接点から可動接点を引き離すときに生じるアークをフレミングの左手の法則に基づいて排除するために永久磁石を固定接点と可動接点の近傍に配置する構成が知られている。
【０００６】
図４は、永久磁石を固定接点と可動接点の近傍に配置したＳＭＲの構成を示す図である。固定接触子１１２、１２２は、それぞれ固定接点１１０、１２０を備える。プランジャ１４０は、電磁石（図示せず）を励磁または非励磁することにより、往復運動をする。プランジャ１４０には、導電性を有する平板状の可動接触子１３０が連結されている。可動接触子１３０は、固定接点１１０、１２０にそれぞれ対応する可動接点１１４、１２４を備える。プランジャ１４０の往復運動を制御することにより、固定接点と可動接点とのオンオフが制御される。
【０００７】
固定接点１１０、１２０、および可動接点１１４、１２４を間にはさんで、永久磁石１５０、１６０が対向する形で配置されている。永久磁石１５０、１６０のＳ極およびＮ極を図４のようにとり、電流の向きを固定接点１１０から可動接点１１４の向きにとると、電流遮断の際に固定接点１１０と可動接点１１４との間に生じるアーク１７０と、固定接点１２０と可動接点１２４との間に生じるアーク１８０は、永久磁石から発生する磁界の働きにより、互いに離れる方向に引き伸ばされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電気自動車は、アクセルの踏み込み量に応じてモータの出力トルクを制御して走行する（力行状態）。一方、減速時には、通常の機械ブレーキの他に回生制動が利用される。この場合には、モータは発電機として作用し、負のトルク（回生トルク）を発生する（回生状態）。モータによる発電電力はバッテリの充電に用いられる。すなわち、力行状態と回生状態とでは、モータ用電源回路に流れる電流の向きは逆になる。したがってたとえば、図４のＳＭＲの電流の向きを力行状態だとすると、回生状態では、電流はこれと逆の向きになる。このため、回生状態では、アーク１７０とアーク１８０は互いに近づく方向に引き伸ばされ、アーク同士が近づく結果、固定接点１１０と固定接点１２０とが短絡する可能性があり、短絡ＳＭＲの電流遮断能力が抑制されていた。
【０００９】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるリレー制御装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、固定接点をそれぞれ有する２個の固定接触子と、
前記２個の固定接点の配列方向に垂直な方向に接離可能であって前記固定接点の配列方向と平行な方向に配列された２個の可動接点を有する可動接触子と、
前記可動接触子を駆動する駆動部と、
前記固定接点および前記可動接点を間に挟んで対向配置され、前記２つの固定接触子の配列方向および前記２つの可動接点の配列方向を含む平面を垂直方向に貫く方向の磁界を形成する永久磁石と、
を有し、
バッテリの正極および負極にそれぞれ接続され、バッテリとバッテリから供給される電力により駆動するモータとの間の接続を開閉する第１制御リレーおよび第２制御リレーを制御するリレー制御装置であって、
前記モータが力行状態にあって、力行状態時の電流の向きである順電流が流れた場合には、前記第１制御リレーと前記第２制御リレーのうち、順電流が流れたときに前記固定接点と前記可動接点との間に生じるアークが前記磁界の作用によって互いに離れる方向に引き伸ばされる一方の制御リレーを、順電流が流れていれば前記固定接点と前記可動接点との間に生じるアークが前記磁界の作用によって互いに近づく方向に引き伸ばされることとなる他方の制御リレーより先に開状態にし、
前記モータが回生状態にあって、回生状態時の電流の向きである逆電流が流れた場合には、前記第１制御リレーと前記第２制御リレーのうち、逆電流が流れたときに前記固定接点と前記可動接点との間に生じるアークが前記磁界の作用によって互いに離れる方向に引き伸ばされる前記他方の制御リレーを、逆電流が流れていれば前記固定接点と前記可動接点との間に生じるアークが前記磁界の作用によって互いに近づく方向に引き伸ばされることとなる前記一方の制御リレーより先に開状態にすることを特徴とする。
【００１１】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
図１は、実施形態に係るリレー制御装置７０が適用されるモータ用電源装置１０の概略構成図である。尚、図３の従来例と同一箇所は同一符号を使用して異なる部分を説明する。
【００１４】
ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２は、図４のＳＭＲと同様な構成であり、ＳＭＲ３０の固定接触子１１２はバッテリの正極側と接続され、ＳＭＲ３２の固定接触子１２２は、バッテリの負極側と接続されている。ここで、電流の向きに関しては、力行状態の電流の向きを順電流とし、回生状態の電流の向きを逆電流と呼ぶ。
【００１５】
インバータ４０には、インバータ制御装置６０が接続されており、このインバータ制御装置６０がインバータ４０の動作を制御する。３相交流モータ５０には、そのロータ位置を検出する位置センサ５２が取り付けられている。位置センサ５２はホール素子などで構成されている。また、インバータ４０から３相交流モータ５０への電流経路には電流センサ５４が取り付けられている。そして、位置センサ５２及び電流センサ５４の検出値がインバータ制御装置６０に供給されている。
【００１６】
インバータ制御装置６０には、アクセル、ブレーキの操作状況についての信号が供給されており、インバータ制御装置６０はこれら信号から３相交流モータ５０の出力トルク指令を決定する。そして、３相交流モータ５０の出力トルクが、決定された出力トルク指令に一致するように、インバータ４０を制御して３相交流モータ５０への駆動電流を制御する。なお、位置センサ５２の検出値に応じてモータ駆動電流の位相を制御し、電流センサ５４の検出値によりモータ駆動電流をフィードバック制御している。インバータ制御装置６０は、３相交流モータ５０が力行状態であるか回生状態であるかを表す信号をリレー制御装置７０に送信する。
【００１７】
リレー制御装置７０は、ドライバーが運転停止のためのキー操作を行なった場合に、インバータ制御装置６０から送信された信号に応じて、ＳＭＲ３０または３２のうち、順電流が流れている場合には、ＳＭＲ３０をＳＭＲ３２よりも先にオフ状態にし、逆電流が流れている場合には、ＳＭＲ３２をＳＭＲ３０よりも先にオフ状態にする。
【００１８】
図２は、リレー制御装置７０によるＳＲＭのオン／オフの制御を示すフローチャートである。まず、ドライバーのキー操作により運転停止が指令される（Ｓ１０）。インバータ制御装置６０から送信された信号に基づいて、３相交流モータ５０が力行状態であるか否かが判断され（Ｓ２０）、３相交流モータ５０が力行状態にあり、順電流が流れている場合には、永久磁石によってアークが互いに引き離される状態にあるＳＭＲ３０をＳＭＲ３２よりも先にオフ状態にし（Ｓ３０）、所定時間経過後にＳＭＲ３２をオフ状態にする（Ｓ４０）。
【００１９】
一方、３相交流モータ５０が力行状態でない場合（回生状態の場合）には、力行状態のときとは逆に、ＳＭＲ３２のアークが互いに引き離される状態にある。そこで、モータが回生状態にあって、逆電流が流れている場合には、ＳＭＲ３２をＳＭＲ３０よりも先にオフ状態にし（Ｓ５０）、所定時間経過後にＳＭＲ３０をオフ状態にする（Ｓ６０）。する。
【００２０】
このように、モータが力行状態にあるか、回生状態にあるかに応じて、アークが互いに引き離される状態にあるＳＭＲを他方のＳＭＲよりも先にオフ状態にすることによって、電流遮断時に接点間に生じるアークが短絡することが回避できるので、ＳＭＲの遮断能力を向上させることができる。
【００２１】
なお、上記実施形態においては、モータが力行状態にあるか回生状態にあるかの判断は、インバータ制御装置６０からの信号に基づいてなされているが、この他、ＳＭＲ３０およびＳＭＲ３２に流れる電流を検出する電流センサ（図示せず）を設け、この電流センサの検出結果に基づいて電流方向の判断を行なってもよい。
【００２２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００２３】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、永久磁石から磁界によって２組の固定接点と可動接点との間に生じるアークが接近することにより、固定接点間が短絡することを防ぐことにより、リレー遮断能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態に係るリレー制御装置７０が適用されるモータ用電源装置１０の概略構成図である。
【図２】  リレー制御装置７０によるＳＲＭのオン／オフの制御を示すフローチャートである。
【図３】  従来より電気自動車に用いられているモータ用電源装置１２の回路構成図である。
【図４】  永久磁石を固定接点と可動接点の近傍に配置したＳＭＲの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  モータ用電源装置、２０  バッテリ、４０  インバータ、５０  ３相交流モータ、５２  位置センサ、５４  電流センサ、６０  インバータ制御装置、７０  リレー制御装置、１１０,１２０  固定接点、１１２,１２２  固定接触子、１１４,１２４  可動接点、１３０  可動接触子、１４０  プランジャ、１５０,１６０  永久磁石、１７０,１８０  アーク。
【図１】
0004126936.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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