(57)【要約】【課題】極めて簡単な構造としながら、バッテリの充電電流と放電電流の両方を速やかに遮断する。【解決手段】電源装置は、電池の正負の出力側にオフ接点に発生するアーク経路に交差する方向の磁界を発生する磁気回路８を備える一対のコンタクタ３を接続している。電源装置は、一方のコンタクタ３が、プラス側とマイナス側の接続端子１１を反対としてバッテリ１に接続している。【効果】電源装置は、接続端子を正常にバッテリに接続しているコンタクタで放電電流を速やかに遮断し、接続端子を反対に接続しているコンタクタでバッテリの充電電流を速やかに遮断する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の正負の出力側にオフ接点に発生するアーク経路に交差する方向の磁界を発生する磁気回路(8)を備える一対のコンタクタ(3)を接続している電源装置であって、
一方のコンタクタ(3)が、プラス側とマイナス側の接続端子(11)を反対としてバッテリ(1)に接続していることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
バッテリ(1)が車両を走行させるバッテリである請求項１に記載される電源装置。
【請求項３】
前記コンタクタ(3)が、磁石に往復運動されるプランジャ(5)に連結している第１の可動接点(6A)と第２の可動接点(6B)と、プランジャ(5)の往復運動で第１の可動接点(6A)と第２の可動接点(6B)に接触される第１の固定接点(7A)と第２の固定接点(7B)とからなる第１の接点ユニット(10A)と第２の接点ユニット(10B)を備え、ひとつの磁気回路(8)が第１の接点ユニット(10A)と第２の接点ユニット(10B)のオフ時に発生するアーク経路に交差する磁界を発生する請求項１に記載される電源装置。
【請求項４】
磁気回路(8)が、互いに対向面を異極とするように配設している一対の永久磁石(9)で、一対の永久磁石(9)の間にコンタクタ(3)の接点を配設している請求項１に記載される電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの正負の出力側に電流を遮断するコンタクタを接続している電源装置に関し、とくに、ハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池車等に最適な電源装置であって、大電流が通電中であっても即時に遮断することができる電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリの出力側に接続されて大電流を遮断するコンタクタは、オフに切り換えられるときに、接点にアークが発生する。接点に発生するアークのエネルギーは、インダクタンス負荷において電流の二乗に比例して大きくなることから、大電流の通電時には遮断時間が長くなるなどの弊害が発生する。
【０００３】
たとえば、車両用の電源装置は、バッテリの出力側にコンタクタを接続しているが、このコンタクタが大電流を遮断するときに発生するアーク放電によって接点が劣化することがある。とくに、このコンタクタは、数百Ａと極めて大きな電流を遮断することがあるので、大電流を遮断するアーク放電が継続し、結果として緊急遮断能力が低下する。この弊害を防止するために、オフ時に発生するアーク経路を長くする磁気回路を備えるコンタクタが開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−１１８４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁気回路を備えるコンタクタは、オフ時に発生するアーク経路を磁界で長くして速やかに電流を遮断する。図１と図２は、コンタクタの原理図を示す。ただし、図１は磁気回路のないコンタクタ、図２は紙面に垂直な方向に磁界を作用させている磁気回路を備えるコンタクタを示している。図１に示すように、磁気回路のないコンタクタ３０がオフに切り換えられると、可動接点６と固定接点７の間のアーク放電が発生する。図２に示すように、磁気回路８のあるコンタクタ３は、紙面に垂直な方向に作用する磁界によって、アーク経路が外側に引っ張られて長くなり、可動接点６と固定接点７の実質的な間隔を広くしてアーク放電を速やかに遮断する。図２において、プランジャ５の両側にある接点ユニット１０は、直列に接続されて電流の方向が逆になるので、アーク放電が反対方向の外側に引っ張られてアーク経路を長くする。すなわち、磁気回路８は、アーク経路を長くするように接点ユニット１０を磁界内に配置している。
【０００５】
図３の電源装置は、バッテリ９１のプラス側とマイナス側にコンタクタ９３を接続している。プラス側のコンタクタ９３Ａは、プラス側をバッテリ９１のプラス側に接続している。マイナス側のコンタクタ９３Ｂはマイナス側をバッテリ９１のマイナス側に接続している。このコンタクタ９３は、接点をオフに切り換えてバッテリ９１の放電電流を遮断するときに磁界でアーク経路を長くする。したがって、放電電流を速やかに遮断する。しかしながら、バッテリ９１は、充電電流を遮断することがある。充電電流は、放電電流と逆向きとなる。放電電流のアーク経路を長くする磁気回路は、充電電流のアーク経路を長くできない。磁気回路からアーク放電に作用する力は、電流の向きが逆になると反転されるからである。このため、放電電流を速やかに遮断する磁気回路は、充電電流を速やかに遮断できなくなる。したがって、図３の電源装置は、バッテリの正負の出力側に接続しているコンタクタで、放電電流を速やかに遮断しても、充電電流を速やかに遮断できない。とくに、車両用の電源装置は、異常時にコンタクタをオフに切り換えて電流を遮断することから、充電電流と放電電流の両方を速やかに遮断することが大切である。
【０００６】
本発明は、従来の電源装置が有するこのような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、極めて簡単な構造としながら、バッテリの充電電流と放電電流の両方を速やかに遮断できる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】
【０００７】
本発明の電源装置は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
電源装置は、電池の正負の出力側にオフ接点に発生するアーク経路に交差する方向の磁界を発生する磁気回路８を備える一対のコンタクタ３を接続している。電源装置は、一方のコンタクタ３が、プラス側とマイナス側の接続端子１１を反対としてバッテリ１に接続している。
【０００８】
本発明の請求項２の電源装置は、バッテリ１を、車両を走行させるバッテリとしている。
【０００９】
本発明の請求項３の電源装置は、コンタクタ３が、磁石に往復運動されるプランジャ５に連結している第１の可動接点６Ａと第２の可動接点６Ｂと、プランジャ５の往復運動で第１の可動接点６Ａと第２の可動接点６Ｂに接触される第１の固定接点７Ａと第２の固定接点７Ｂとからなる第１の接点ユニット１０Ａと第２の接点ユニット１０Ｂを備え、ひとつの磁気回路８が第１の接点ユニット１０Ａと第２の接点ユニット１０Ｂのオフ時に発生するアーク経路に交差する磁界を発生する。
【００１０】
本発明の請求項４の電源装置は、磁気回路８が、互いに対向面を異極とするように配設している一対の永久磁石９で、一対の永久磁石９の間にコンタクタ３の接点を配設している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電源装置は、極めて簡単な構造としながら、バッテリの充電電流と放電電流の両方を速やかに遮断できる特徴がある。それは、バッテリの正負の出力側に磁気回路を備える一対のコンタクタを接続すると共に、一方のコンタクタの接続端子を反対にバッテリに接続しているからである。この電源装置は、接続端子を正常にバッテリに接続しているコンタクタで放電電流を速やかに遮断し、接続端子を反対に接続しているコンタクタでバッテリの充電電流を速やかに遮断する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。
【００１３】
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。
【００１４】
図４に示す電源装置は、主としてハイブリッドカー、電気自動車、燃料電池自動車に搭載されて、バッテリ１から走行用のモーターに電力を供給して車両を走行させる。図の電源装置は、複数の素電池２を直列に接続しているバッテリ１と、このバッテリ１のプラス側とマイナス側の出力側に接続している一対のコンタクタ３を備える。
【００１５】
コンタクタ３は、バッテリ１のプラス側に接続している正極側のコンタクタ３Ａと、バッテリ１のマイナス側に接続している負極側のコンタクタ３Ｂとからなる。負荷２０は、ＤＣ／ＡＣインバータ２２を介して接続されるモーター２３と発電機２４であって、ＤＣ／ＡＣインバータ２２の一次側には大容量のコンデンサ２１を接続している。
【００１６】
バッテリ１は、車両を走行させるモーター２３に電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を２００〜４００Ｖと高くしている。ただし、電源装置は、バッテリの出力側にＤＣ／ＡＣインバータを接続して、バッテリの電圧を昇圧して、負荷に電力を供給することもできるので、バッテリの出力電圧を低くできる。したがって、車両用の電源装置のバッテリは、たとえば出力電圧を１５０〜４００Ｖとすることができる。
【００１７】
正極側のコンタクタ３Ａは、バッテリ１のプラス側に接続され、負極側のコンタクタ３Ｂは、バッテリ１のマイナス側に接続される。バッテリ１のプラス側とマイナス側は、コンタクタ３を介して負荷であるＤＣ／ＡＣインバータ２２を介してモーター２３と発電機２４に接続される。バッテリ１は、ＤＣ／ＡＣインバータ２２を介してモーター２３に電力を供給して放電される。また、バッテリ１は、ＤＣ／ＡＣインバータ２２を介して発電機２４で充電される。この電源装置は、ＤＣ／ＡＣインバータ２２を介してバッテリ１をモーター２３と発電機２４に接続しているが、バッテリは、ＤＣ／ＡＣインバータを介することなくモーターや発電機に接続することもできる。
【００１８】
コンタクタ３は、図２と図５に示すように、励磁コイル４で往復運動されるプランジャ５に固定している可動接点６と、この可動接点６に接触される位置に配置している固定接点７と、アーク経路に交差する方向に磁界を作用させる磁気回路８とを備える。このコンタクタ３は、第１の接点ユニット１０Ａと第２の接点ユニット１０Ｂからなるふたつの接点ユニット１０を備える。第１の接点ユニット１０Ａは、第１の可動接点６Ａと第１の固定接点７Ａで構成され、第２の接点ユニット１０Ｂは、第２の可動接点６Ｂと第２の固定接点７Ｂで構成される。図のコンタクタ３は、プランジャ５に第１の可動接点６Ａと第２の可動接点６Ｂを固定して、第１の可動接点６Ａと第２の可動接点６Ｂに接触される位置に、第１の固定接点７Ａと第２の固定接点７Ｂを配設している。このコンタクタ３は、第１の接点ユニット１０Ａと第２の接点ユニット１０Ｂを直列に接続して、ふたつの接点ユニット１０で電流を遮断するので、大電流をより速やかに遮断できる。ただし、本発明の電源装置は、必ずしも第１の接点ユニットと第２の接点ユニットからなるコンタクタを使用する必要はなく、ひとつの接点で電流を遮断することもできる。
【００１９】
さらに、コンタクタ３は、可動接点６と固定接点７との間に発生するアーク放電を長くするための磁気回路８を備える。磁気回路８は、図５に示すように、アーク放電に交差する方向に磁界を発生する。この図は、接点ユニット１０の両側に永久磁石９を配置している。永久磁石９は対向する面を異なる磁極として配設している。アーク放電は、可動接点６と固定接点７の間に発生する。したがって、磁気回路８は、アーク放電が発生する領域に磁界が発生するように永久磁石９を配置している。図２と図５のコンタクタ３は、第１の接点ユニット１０Ａと第２の接点ユニット１０Ｂの両側に永久磁石９を配置して、ひとつの磁気回路８で第１の接点ユニット１０Ａと第２の接点ユニット１０Ｂに発生するアーク放電を長くする。磁気回路８は、プラス側の接続端子１１Ａからマイナス側の接続端子１１Ｂに流れる電流を速やかに遮断する方向の磁界を発生する。
【００２０】
図４に示すように、一方のコンタクタ３は、プラス側の接続端子１１Ａとマイナス側の接続端子１１Ｂを反対としてバッテリ１に接続される。この図の電源装置は、バッテリ１のマイナス側に接続される負極側のコンタクタ３Ｂを、接続端子１１を反対としてバッテリ１に接続している。すなわち、バッテリ１のマイナス側に接続される負極側のコンタクタ３Ｂは、プラス側の接続端子１１Ａをバッテリ１のマイナス側に接続して、接続端子１１を反対としてバッテリ１に接続している。この負極側のコンタクタ３Ｂは、バッテリ１を充電する電流を速やかに遮断する。それは、バッテリ１の充電電流が負極側のコンタクタ３Ｂのプラス側の接続端子１１Ａからマイナス側の接続端子１１Ｂの方向に流れるからである。バッテリ１のプラス側に接続される正極側のコンタクタ３Ａは、プラス側の接続端子１１Ａをバッテリ１のプラス側に接続している。この正極側のコンタクタ３Ａは、放電電流を速やかに遮断する。放電電流が正極側のコンタクタ３Ａのプラス側の接続端子１１Ａからマイナス側の接続端子１１Ｂに向かって流れるからである。
【００２１】
図４の電源装置は、負極側のコンタクタ３Ｂの接続端子１１を反対にしてバッテリ１に接続しているが、本発明の電源装置は、正極側のコンタクタの接続端子を反対にしてバッテリに接続することもできる。この電源装置は、バッテリのプラス側に接続される正極側のコンタクタの接続端子を反対に、すなわちマイナス側の接続端子をバッテリのプラス側に接続する。バッテリのマイナス側に接続される負極側のコンタクタは、マイナス側の接続端子をバッテリのマイナス側に接続する。この電源装置は、接続端子を正常にバッテリに接続している負極側のコンタクタで放電電流を速やかに遮断し、接続端子を反対に接続している正極側のコンタクタでバッテリの充電電流を速やかに遮断する。
【００２２】
車両用の電源装置は、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン状態でコンタクタ３をオン状態とし、イグニッションスイッチのオフ状態でコンタクタ３もオフ状態とする。ただし、イグニッションスイッチがオンの状態にあっても、コンタクタ３はオフに切り換えられることがある。たとえば車両に異常が発生し、あるいはメンテナンスのときに、コンタクタ３はオフに切り換えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】磁気回路のないコンタクタの一例を示す概略構成図である。
【図２】磁気回路を備えるコンタクタの一例を示す概略構成図である。
【図３】従来の車両用の電源装置の概略構成図である。
【図４】本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。
【図５】図２に示すコンタクタの右側面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…バッテリ
２…素電池
３…コンタクタ            ３Ａ…正極側のコンタクタ
３Ｂ…負極側のコンタクタ
４…励磁コイル
５…プランジャ
６…可動接点              ６Ａ…第１の可動接点
６Ｂ…第２の可動接点
７…固定接点              ７Ａ…第１の固定接点
７Ｂ…第２の固定接点
８…磁気回路
９…永久磁石
１０…接点ユニット        １０Ａ…第１の接点ユニット
１０Ｂ…第２の接点ユニット
１１…接続端子            １１Ａ…プラス側の接続端子
１１Ｂ…プラス側の接続端子
２０…負荷
２１…コンデンサ
２２…ＤＣ／ＡＣインバータ
２３…モーター
２４…発電機
３０…コンタクタ
９１…バッテリ
９３…コンタクタ          ９３Ａ…正極側のコンタクタ
９３Ｂ…負極側のコンタクタ
【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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