(57)【要約】【課題】簡単な構成で火花を出すことなく電流を遮断する技術を提供することを課題とする。【解決手段】電力で駆動するモータを駆動源とする車両に搭載され、電源２からモータへ流れる電流を遮断する遮断装置１であって、一対の導電性部材３，４が互いに相対移動することで電源２からモータへ流れる電流を遮断するスイッチ３，４であって、該一対の導電性部材が相対移動すると電気抵抗を連続的に増加させながら該電流を遮断する可変抵抗のスイッチ３，４と、電流が遮断されるまで一対の導電性部材３，４が相対移動するように一対の導電性部材３，４の少なくとも何れかを付勢する付勢部８と、を備える。【選択図】図１
2009259613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力で駆動するモータを駆動源とする車両に搭載され、電源から該モータへ流れる電流を遮断する遮断装置であって、
一対の導電性部材が互いに相対移動することで前記電源から前記モータへ流れる電流を遮断するスイッチであって、該一対の導電性部材が相対移動すると電気抵抗を連続的に増加させながら該電流を遮断する可変抵抗のスイッチと、
前記電流が遮断されるまで前記一対の導電性部材が相対移動するように該一対の導電性部材の少なくとも何れかを付勢する付勢部と、を備える、
遮断装置。
【請求項２】
前記電源は、電池であり、
前記一対の導電性部材の相対移動による前記電気抵抗の増加速度が、前記電池の容量に応じて設定される所定の増加速度を超えないように、該一対の導電性部材の相対移動の速度を制限する速度制限部を更に備える、
請求項１に記載の遮断装置。
【請求項３】
前記付勢部は、前記一対の導電性部材の少なくとも何れかを付勢するスプリングを有しており、ユーザ操作を受け付けると該スプリングの付勢力によって該一対の導電性部材を前記電流が遮断されるまで相対移動させる、
請求項１または２に記載の遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流を遮断する遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境性に優れる電力を動力源とする車両が注目されている。このような車両には容量の大きい電源が搭載されるため、電気を安全に取り扱うための機器類が設置される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、高電圧バッテリを搭載した車両の安全プラグ装置が開示されており、プラグ内に不燃ガスを導入することで火炎の伝播を防止する技術が特筆されている。また、特許文献２〜４には、電気開閉器であって、接点を摺接させることでアークの発生を減少させる技術が開示されている。また、特許文献５には、リンクケーブルを介して操作する電源遮断装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−７９２０号公報
【特許文献２】特開平５−３２５６９９号公報
【特許文献３】実開平５−４５８６６号公報
【特許文献４】実開平６−１７０７９号公報
【特許文献５】特開平１１−２０５９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接点に不燃ガスを導入する場合、ガスを導入するための設備等が必要になる。また、接点を摺接させる場合、摺動途中で接点の動きが止まると電流が遮断されない虞がある。本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、簡単な構成で火花を出すことなく電流を遮断する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、電流を遮断する可変抵抗のスイッチを、電流が遮断されるまで付勢することにした。
【０００６】
詳細には、電力で駆動するモータを駆動源とする車両に搭載され、電源から該モータへ流れる電流を遮断する遮断装置であって、一対の導電性部材が互いに相対移動することで前記電源から前記モータへ流れる電流を遮断するスイッチであって、該一対の導電性部材が相対移動すると電気抵抗を連続的に増加させながら該電流を遮断する可変抵抗のスイッチと、前記電流が遮断されるまで前記一対の導電性部材が相対移動するように該一対の導電性部材の少なくとも何れかを付勢する付勢部と、を備える。
【０００７】
モータを駆動源とする車両の場合、モータへ供給される電力が小型の電気機器等よりも大きく、また車両は道路上を走行するため地上に設置される電気工作物よりも損傷を受けるリスクが高い。ここで、何らかの理由によりこのような車両の電源の電流を直ちに遮断する場合、遮断器の接点間を流れる放電電流を適切に処理する必要があるが、車両のような体格低減の要求が高い設置環境において例えば六フッ化硫黄ガス等を封入した遮断器や放電アークを消弧するコイルを用いた遮断器を採用することは多大な設置スペースを占有することになり好ましくない。そこで、本発明は、電流を遮断する際の放電電流を処理するのではなく、可変抵抗で連続的に電流を遮断することにより接点間の放電そのものが発生しないようにしている。可変抵抗で電流を徐々に遮断することにより、電流が完全に遮断される際の電流の大きさを小さくし、火花を出すことなく電流を遮断する。
【０００８】
ここで、遮断装置は、電流を確実に遮断する必要がある。ところが、導電性部材の相対移動で電気抵抗を連続的に変化させて電流を遮断する場合、電気抵抗が理論無限大になるまで導電性部材が相対移動しないと電流が遮断されない。そこで、上記遮断装置は、可変抵抗のスイッチの導電性部材を付勢し、電流が遮断される位置まで相対移動させる付勢部を備える。これにより、電流が確実に遮断される。
【０００９】
また、前記電源は、電池であり、前記一対の導電性部材の相対移動による前記電気抵抗の増加速度が、前記電池の容量に応じて設定される所定の増加速度を超えないように、該一対の導電性部材の相対移動の速度を制限する速度制限部を更に備えるようにしてもよい。
【００１０】
上述の電源が電池の場合、小型の電子機器等よりも大容量の電池でモータへ電力を供給することになるため、電池の容量に起因するスイッチへの電圧印加が無視できない。すなわち、車両の駆動モータへ電力を供給するような容量の電池の場合、内部抵抗に起因する自己誘導成分や電流遮断時に加わる電圧が小型の電池よりも大きく、スイッチへの影響を無視できない。ここで、可変抵抗のスイッチの場合、導電性部材の相対移動の速度を調整することで電流変化を緩慢にすることが可能であるため、速度制限部によって導電性部材の相対移動の速度を制限することで、電池の自己誘導成分等に起因するスイッチへの電圧印加を緩和することが可能である。なお、上記所定の増加速度とは、スイッチの導電性部材間の相対的な移動による電気抵抗の増加速度であり、例えば、電池の容量に応じて決定される、スイッチの導電性部材間に火花が発生しないような増加速度である。
【００１１】
また、前記付勢部は、前記一対の導電性部材の少なくとも何れかを付勢するスプリングを有しており、ユーザ操作を受け付けると該スプリングの付勢力によって該一対の導電性部材を前記電流が遮断されるまで相対移動させるようにしてもよい。
【００１２】
これによれば、ユーザ操作を契機に導電性部材同士がスプリングによって相対移動するため、簡易な構成で火花を出すことなく電流を遮断することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
簡単な構成で火花を出すことなく電流を遮断することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜実施形態の構成＞
以下、本発明を適用したセーフティプラグ（本発明でいう、遮断装置に相当する）について説明する。図１は、セーフティプラグ１の構成図である。セーフティプラグ１は、電動モータを駆動源とする車両に搭載され、電源から電動モータ等の負荷への電流を遮断するものであり、図１に示すように、電源である電池２と負荷とを繋ぐ回路の途中に設けられる。電池２は、燃料電池であり、水素ガスと空気中の酸素との電気化学反応によって発電を行い、電力を発生する。なお、本発明は、燃料電池のような一次バッテリのみならず、二次バッテリ等、あらゆる電源に適用することが可能である。
【００１５】
図１に示すように、セーフティプラグ１は、電池２と電気的に接続される固定接触子３Ａ、及び負荷と電気的に接続される固定接触子３Ｂを備え、更に、固定接触子３Ａと固定接触子３Ｂとの間に可動接触子４を備える。
【００１６】
固定接触子３Ａは、電気抵抗をほとんど有しない導体５Ａ、及び導体５Ａに隣接する抵抗体６Ａで構成される。導体５Ａ、及び抵抗体６Ａは、互いに隣接することで可動接触子４が摺動するための摺動面を形成しており、固定接触子３Ａと可動接触子４が相対的にスライド移動することにより可動接触子４が導体５Ａに接したり抵抗体６Ａに接触したりす
る。なお、固定接触子３Ｂも固定接触子３Ａと同様の構成である。固定接触子３Ａの導体５Ａは電池２と電気的に接続されており、固定接触子３Ｂの導体５Ｂは負荷と電気的に接続されている。固定接触子３Ａと固定接触子３Ｂは図示しないケース内に固定されており、各固定接触子の摺動面が平行になるように構成されている。
【００１７】
可動接触子４は、固定接触子３Ａと固定接触子３Ｂとを電気的に接続する導体であり、両固定接触子の摺動面に接触しながらスライド移動が可能である。可動接触子４は、固定接触子３Ａ，Ｂと相対的にスライド移動することで、各固定接触子の導体と接触したり抵抗体と接触したりする。可動接触子４が固定接触子３Ａの導体５Ａと固定接触子３Ｂの導体５Ｂとに接触することで、電池２の電力が負荷へ供給される。また、可動接触子４が導体側から抵抗体側へスライド移動することにより、可動接触子４の接触部分が導体５Ａ，Ｂから抵抗体６Ａ，Ｂへ移動するように構成されている。可動接触子４の接触部が導体５Ａ，Ｂから抵抗体６Ａ，Ｂへ移動することにより導体５Ａ，Ｂ間の電気抵抗が連続的に増加する。可動接触子４は、ケースに設けられた基部７と可動接触子４との間に設けられた圧縮スプリング８によって導体側から抵抗体側へスライドするように付勢されており、また、圧縮スプリング８内には可動接触子４と接合されるリンク棒９が挿通されている。可動接触子４と固定接触子３とが協働することにより可変抵抗のスイッチを構成する。
【００１８】
上記固定接触子３Ａ，Ｂおよび可動接触子４を主要な構成要素とするセーフティプラグ１は、電池２の陽極側と陰極側とにそれぞれ設けられており、２つのセーフティプラグ１の各可動接触子４が一本のリンク棒９に接合されている。よって、セーフティプラグ１を係止しない場合、可動接触子４が導体側から抵抗体側へスライド移動し、電池２と負荷が電気的に遮断される。リンク棒９は、端部に被係止爪１０が設けられており、可動接触子４の接触部が導体５Ａ，Ｂに接した状態において、リンク棒９が係止爪１１によって係止可能なように構成されている。係止爪１１は、ユーザが操作釦１２を押すことで係合状態が解除されるように構成されている。
【００１９】
＜実施形態の使用方法＞
次に、上記セーフティプラグ１の使用方法について説明する。図２は、セーフティプラグ１の動きを説明した図である。図２に示すように、可動接触子４が導体５Ａ，Ｂと接触している状態（図２（ａ））において、ユーザ操作により操作釦１２が押されると（リリースされると）、係止爪１１と被係止爪１０の係合が解除され、圧縮スプリング８が伸張して可動接触子４がスライドし（図２（ｂ））、やがて可動接触子４が固定接触子３Ａ，Ｂから離れる（図２（ｃ））。ユーザは、車両が事故等に遭い、電池２から負荷への電力の供給を直ちに遮断したいような場合に、操作釦１２を押す。図３は、このときの導体５Ａと導体５Ｂとの間の電気抵抗の変化を示すグラフである。図３に示すように、操作釦１２が押されると、可動接触子４の接触部が導体５Ａ，Ｂと接触している間は抵抗値が０（Ω）であり、接触部が抵抗体６Ａ，Ｂに触れると抵抗値が徐々に増加し、やがて抵抗値が無限大になる。このように抵抗値を徐々に増加させながらやがて無限大にすることにより、電流（直流電流）が徐々に減りながらやがて遮断されるようになるため、電流を瞬時に遮断する場合に発生する火花（瞬時に電流を遮断しようとすると、理論上無限大の抵抗値を有するスイッチに電流を流す状態になるため、電圧＝電流＊抵抗の関係により、スイッチに理論上無限大の電圧が発生するため、放電により火花が生ずる）が発生することが無くなる。
【００２０】
＜実施形態の効果＞
以上、上記セーフティプラグ１によれば、ガスを導入するための設備等を設けることなく、簡単な構成で火花を出すことなく電流を遮断することが可能になる。また、可動接触子４が圧縮スプリング８によって付勢され、固定接触子３Ａ，Ｂと可動接触子４とが離れる位置までスライドされるため、可動接触子４が抵抗体６Ａ，Ｂに接触したままスライド
が途中で止まることがない。このため、電池２から負荷への電力の供給を確実に遮断することが可能である。また、操作釦１２を押すだけで電池２の電力を容易に遮断することが可能であるため、セーフティプラグ１を所望の位置に配置することが可能であり、例えば、車両の車室の床下等に設置することが可能である。このような場合、例えば、操作釦１２をワイヤやレバーで遠隔操作可能なように構成することができる。
【００２１】
＜変形例１＞
なお、上記実施形態は、操作釦１２をユーザが押すことで係止爪１１と被係止爪１０との係合が解除されるように構成されているが、本発明はこのような実施形態に限定されるものでなく、例えば、ユーザがプラグ等を引抜操作することで係止が解除されるようにしてもよい。図４は、本変形例に係るセーフティプラグの係止部分を拡大した図である。上記実施形態は、図４に示すように、被係止爪１０を棒状のプラグで係止するように構成しておき、プラグを引抜くことで被係止爪１０の係止状態が解除されるように構成することで、上記実施形態と同様の効果を奏することが可能である。
【００２２】
＜変形例２＞
なお、上記実施形態は、係止が解除されると圧縮スプリング８が可動接触子４をスライド移動させていたが、可動接触子４のスライド移動の速度を以下のように制限してもよい。すなわち、電気化学反応で電力を供給する二次バッテリや燃料電池等の電池は、負極の電子が負荷等の電気回路を経由して正極に移動することにより電気化学反応を生じ、電力を供給するため、電流を遮断することにより電気化学反応を直ちに停止することは可能であるが、車両のモータを駆動させる電力を供給するような大電力の電池の場合、多数の部材で構成されることにより内部抵抗等も大きくなるため、電流を瞬時に遮断した際の電池の自己誘導等が無視できない。内部抵抗等が大きいことにより自己誘導で多大な起電力が生じ得るような電池の電流を瞬時に遮断することは、電池の陽極と陰極との間に多大な電位差を発生させることにも繋がりかねず、スイッチに多大な電圧を印加してしまう虞がある。電池の電流を緊急に遮断するような場合に用いられるセーフティプラグは、ユーザ操作等によって電流を瞬時に遮断することが望まれるが、電池の容量によってはこのような電圧印加にも配慮する必要がある。
【００２３】
本変形例は、このような問題に鑑みなされたものであり、可動接触子４のスライド移動の速度を制限するためのダンパを備える。図５は、本変形例に係るセーフティプラグ１の構成図である。図５に示すように、リンク棒９にダンパ１３が設けられることにより、可動接触子４の移動速度が制限される。ダンパ１３は、エアダンパやオイルダンパ等、あらゆる形式のダンパを適用できる。ダンパ１３は、可動接触子４がスライドする際の電流の遮断速度が電池２の容量に応じた速度になるように設定する。例えば、電池２が大容量であることにより生ずる電流遮断時の過渡的な電池２の電圧がセーフティプラグ１の耐電圧以下になるように、ダンパ１３で可動接触子４の速度を規制する。これにより、電流遮断時の電流変化が緩慢になり、セーフティプラグ１への電圧印加を緩和することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】セーフティプラグの構成図。
【図２】セーフティプラグの動作説明図。
【図３】電気抵抗の変化を示すグラフ。
【図４】セーフティプラグの係止部分の拡大図。
【図５】変形例に係るセーフティプラグの構成図。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・セーフティプラグ
２・・・電池
３Ａ，Ｂ・・・固定接触子
４・・・可動接触子
５Ａ，Ｂ・・・導体
６Ａ，Ｂ・・・抵抗体
７・・・基部
８・・・圧縮スプリング
９・・・リンク棒
１０・・・被係止爪
１１・・・係止爪
１２・・・操作釦
１３・・・ダンパ
【図１】
2009259613.tif 000003
【図２】
2009259613.tif 000004
【図３】
2009259613.tif 000005
【図４】
2009259613.tif 000006
【図５】
2009259613.tif 000007