JP2008086136A - コンタクタのクリーニング方法とコンタクタをクリーニングする車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】両方のコンタクタをコンデンサのプリチャージ電流による突入電流でクリーニングする。
【解決手段】コンタクタのクリーニング方法は、走行用バッテリ１をコンデンサ並列接続の車両側の負荷１１に接続するコンタクタ２と、負荷１１のコンデンサ１３を充電するプリチャージ回路３とを備える車両用電源装置のコンタクタ２をクリーニングする。コンタクタ２は、第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂを備え、プリチャージ回路３は、第２のコンタクタ２Ｂと並列に接続されて、互いに直列に接続しているプリチャージ抵抗６とプリチャージスイッチ７を備える。コンタクタのクリーニング方法は、第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂの両方を、コンデンサ１３のプリチャージ電流が流れるタイミングでオンに切り換えて、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングする。
【選択図】図１

Description

本発明は、負荷に並列に接続しているコンデンサのプリチャージ電流による突入電流でコンタクタをクリーニングする車両用電源装置のコンタクタクリーニング方法と、コンデンサのプリチャージ電流による突入電流を利用してコンタクタがクリーニングされる車両用電源装置に関する。

車両用電源装置は、大容量コンデンサを並列に接続している負荷に電力を供給する。この電源装置は、出力側にコンタクタを接続しており、コンタクタを介して負荷に電力を供給する。コンタクタは、異常時にオフに切り換えられて、出力を遮断する。また、車両を使用しない状態、たとえば自動車のイグニッションスイッチをオフにする状態でオフに切り換えられて出力を遮断する。また、自動車が衝突した時などにもコンタクタをオフにして出力を遮断して安全性を向上している。

コンタクタがオンに切り換えられるとき、走行用バッテリは大容量のコンデンサをチャージする。このとき、瞬間的に極めて大きなチャージ電流が流れる。大きなチャージ電流は、コンタクタの接点に損傷を与える。とくに、大きなチャージ電流でコンタクタの接点が溶着することがある。接点が溶着すると、コンタクタはオフに切り換えできなくなって、走行用バッテリを負荷から切り離しできなくする。この弊害を防止するために、コンタクタをオンに切り換える前に、コンデンサをプリチャージするプリチャージ回路を備える電源装置が開発されている（特許文献１参照）。
特開２００１−１２８３０５号公報

特許文献１の公報には、プリチャージ回路を備える電源装置が記載される。プリチャージ回路は、走行用バッテリと負荷の間に設けられており、電流を制限しながらコンデンサをプリチャージする。このプリチャージ回路は、電流を制限するためのプリチャージ抵抗と、このプリチャージ抵抗に直列に接続しているプリチャージスイッチとを備える。プリチャージ回路は、コンタクタと並列に接続している。プリチャージ回路は、プリチャージスイッチをオンして負荷に接続しているコンデンサをプリチャージする。コンデンサがプリチャージされると、コンタクタの１次側と２次側間の電圧の差が低下する。電圧差が設定電圧よりも低くなると、コンタクタをオンに切り換えて、走行用バッテリを負荷に接続する。コンタクタをオンに切り換えた後、プリチャージスイッチをオフに切り換える。

この構造の電源装置は、プラス側のコンタクタに比較して、マイナス側のコンタクタの接点寿命が短くなる。プラス側のコンタクタは、コンデンサの未チャージ状態でオンに切り換えられるので、オンに切り換えられた瞬間に、コンデンサを充電するプリチャージ電流が突入電流として流れ、この突入電流がコンタクタをクリーニングするからである。マイナス側のコンタクタは、最初にオンに切り換えられるので突入電流が流れず、接点がクリーニングされない。すなわち、マイナス側のコンタクタは、突入電流によるクリーニング作用がないのに対し、プラス側のコンタクタは、車両のイグニッションスイッチをオンに切り換えて、停止する車両を走行できる状態に切り換える毎に、コンデンサのプリチャージ電流による突入電流でクリーニングされる。一方は、イグニッションスイッチをオンにする毎にクリーニングされて、他方はクリーニングされないので、クリーニングされないマイナス側のコンタクタの寿命が短くなる。プラス側とマイナス側のコンタクタには同じ電流が流れるので、一方の接点寿命が尽きると使用できなくなる。このため、車両用電源装置は、両方のコンタクタの接点の寿命を長くすることが大切である。

本発明は、このことを実現することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、両方のコンタクタをコンデンサのプリチャージ電流による突入電流でクリーニングして、両方のコンタクタの寿命を長くできる車両用電源装置のコンタクタのクリーニング方法と、コンタクタを突入電流でクリーニングする車両用電源装置を提供することにある。

本発明の請求項１のコンタクタのクリーニング方法は、車両用電源装置におけるコンタクタ２をクリーニングする方法である。この車両用電源装置は、走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の出力側に接続されて、走行用バッテリ１をコンデンサ並列接続の車両側の負荷１１に接続するコンタクタ２と、負荷１１のコンデンサ１３を充電するプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３とコンタクタ２を制御する制御回路４とを備える。コンタクタ２は、走行用バッテリ１のプラス側とマイナス側を負荷１１に接続する第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂを備える。プリチャージ回路３は、第２のコンタクタ２Ｂと並列に接続されると共に、互いに直列に接続しているプリチャージ抵抗６とプリチャージスイッチ７からなる。コンタクタのクリーニング方法は、制御回路４が第１のコンタクタ２Ａとプリチャージスイッチ７をオンにしてコンデンサ１３をプリチャージし、コンデンサ１３がプリチャージされた状態で第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換えて、走行用バッテリ１から負荷１１に電力を供給する状態とする。さらに、コンタクタのクリーニング方法は、第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂの両方を、コンデンサ１３のプリチャージ電流が流れるタイミングでオンに切り換えて、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングする。

本発明のコンタクタのクリーニング方法は、第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換えた後、プリチャージスイッチ７をオンに切り換えてコンデンサ１３を未チャージ状態までプリチャージし、その後、第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換えて、第２のコンタクタ２Ｂにプリチャージ電流による突入電流を流してクリーニングする第１のプリチャージ状態と、プリチャージスイッチ７をオンに切り換えた後、第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換えて、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ２Ａをクリーニングする第２のプリチャージ状態とを切り換えて、第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂを突入電流でクリーニングすることができる。

本発明のコンタクタのクリーニング方法は、プリチャージスイッチ７をオンに切り換えた後、第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換えて、第１のコンタクタ２Ａをプリチャージ電流による突入電流を流して第１のコンタクタ２Ａを突入電流でクリーニングし、その後、コンデンサ１３が未チャージ状態で第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換えて第２のコンタクタ２Ｂにプリチャージ電流による突入電流を流して第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングすることができる。

本発明のコンタクタのクリーニング方法は、第１のコンタクタ２Ａとプリチャージスイッチ７をオンに切り換えて、コンデンサ１３を未チャージ状態までプリチャージした後、第１のコンタクタ２Ａをオフに切り換え、その後オンに切り換えてプリチャージ電流による突入電流を流して第１のコンタクタ２Ａをクリーニングすることができる。

本発明の請求項５の車両用電源装置は、走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の出力側に接続されて、走行用バッテリ１をコンデンサ並列接続の車両側の負荷１１に接続するコンタクタ２と、負荷１１のコンデンサ１３を充電するプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３とコンタクタ２を制御する制御回路４とを備える。コンタクタ２は、走行用バッテリ１のプラス側とマイナス側を負荷１１に接続する第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂを備える。プリチャージ回路３は、第２のコンタクタ２Ｂと並列に接続されると共に、互いに直列に接続しているプリチャージ抵抗６とプリチャージスイッチ７からなる。車両用電源装置は、制御回路４が、第１のコンタクタ２Ａとプリチャージスイッチ７をオンにしてコンデンサ１３をプリチャージし、コンデンサ１３がプリチャージされた状態で第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換えて、走行用バッテリ１から負荷１１に電力を供給する状態とする。制御回路４は、第１のコンタクタ２Ａと、第２のコンタクタ２Ｂと、プリチャージスイッチ７をオンに切り換える状態を変更する切換変更部１０を備えている。車両用電源装置は、この切換変更部が、第１のコンタクタ２Ａと、第２のコンタクタ２Ｂと、プリチャージスイッチ７をオンに切り換える切換状態を変更して、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂの両方をクリーニングする。

本発明の車両用電源装置は、制御回路４の切換変更部１０が、第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換える状態でプリチャージスイッチ７をオンに切り換えてコンデンサ１３をプリチャージすると共に、コンデンサ１３を未チャージ状態で第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換える第１のプリチャージ状態と、プリチャージスイッチ７をオンに切り換える状態で第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換えてコンデンサ１３をプリチャージすると共に、コンデンサ１３を未チャージ状態として第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換える第２のプリチャージ状態との切換状態に変更して、第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂをコンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流でクリーニングすることができる。

本発明の車両用電源装置は、制御回路４の切換変更部１０が、第１のプリチャージ状態と第２のプリチャージ状態で第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂとプリチャージスイッチ７を切り換える切換状態を記憶しており、記憶される切換状態で第１のプリチャージ状態と第２のプリチャージ状態に切り換えて、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングすることができる。

本発明の車両用電源装置は、制御回路４の切換変更部１０が、第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換える状態でプリチャージスイッチ７をオンに切り換えてコンデンサ１３をプリチャージする第１のプリチャージ状態と、コンデンサ１３を未チャージ状態として、第１のコンタクタ２Ａをオフに切り換えた後オンに切り換える第２のプリチャージ状態とで第１のコンタクタ２Ａをクリーニングすることができる。

本発明の車両用電源装置は、制御回路４の切換変更部１０が、第１のプリチャージ状態と第２のプリチャージ状態で、第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂとプリチャージスイッチ７を切り換える切換状態を記憶しており、記憶される切換状態で第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂとプリチャージスイッチ７を切り換えてコンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングすることができる。

本発明の請求項１０の車両用電源装置は、走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の出力側に接続されて、走行用バッテリ１をコンデンサ１３並列接続の車両側の負荷に接続するコンタクタ２と、負荷のコンデンサ１３を充電するプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３と前記コンタクタ２を制御する制御回路４とを備える。コンタクタ２は、走行用バッテリ１のプラス側とマイナス側を負荷１１に接続する第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂを備える。プリチャージ回路３は、第２のコンタクタ２Ｂと並列に接続されると共に、互いに直列に接続しているプリチャージ抵抗６とプリチャージスイッチ７からなる。車両用電源装置は、制御回路４が、第１のコンタクタ２Ａとプリチャージスイッチ７をオンにしてコンデンサ１３をプリチャージし、コンデンサ１３がプリチャージされた状態で第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換えて、走行用バッテリ１から負荷１１に電力を供給する状態とする。車両用電源装置は、制御回路４が、プリチャージスイッチ７をオンに切り換える状態で第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換えて、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ２Ａをクリーニングし、コンデンサ１３の未チャージ状態で、第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換えて、第２のコンタクタ２Ｂをコンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流でクリーニングする。

本発明の請求項１のクリーニング方法と、請求項５の車両用電源装置は、走行用バッテリのプラス側とマイナス側に接続している両方のコンタクタを、コンデンサのプリチャージを利用してクリーニングできる。このため、両方のコンタクタの寿命を長くして、接触不良による故障を有効に防止できる。とくに、本発明のクリーニング方法と車両用電源装置は、コンタクタをクリーニングするにもかかわらず専用の部品を必要としない。それは、コンタクタをオンに切り換える切換状態を変更し、コンデンサのプリチャージ電流による突入電流を利用してクリーニングするからである。したがって、本発明は、極めて簡単な回路構成としながら、コンタクタの寿命を著しく長くできる特徴がある。

また、本発明の請求項２のクリーニング方法と請求項６の車両用電源装置は、第１のコンタクタをオンに切り換えた後、プリチャージスイッチをオンに切り換えてコンデンサを未チャージ状態までプリチャージし、その後、第２のコンタクタをオンに切り換えて、第２のコンタクタにプリチャージ電流による突入電流を流してクリーニングする第１のプリチャージ状態と、プリチャージスイッチをオンに切り換えた後、第１のコンタクタをオンに切り換えて、コンデンサのプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタをクリーニングする第２のプリチャージ状態とを切り換えて、第１のコンタクタと第２のコンタクタを突入電流でクリーニングする。この方法は、通常は第１のプリチャージ状態で第２のコンタクタをクリーニングし、この工程を何回も繰り返した後、ランダムに、あるいは一定期間経過した後に、あるいはまた一定回数繰り返した後に、第２のプリチャージ状態で第１のコンタクタをクリーニングする。この方法は、突入電流の小さい第２のコンタクタのクリーニング回数を多くし、突入電流が大きい第１のコンタクタのクリーニング回数を少なくして、第１のコンタクタと第２のコンタクタの両方をバランスよくクリーニングできる。

さらに、本発明の請求項３のクリーニング方法と請求項１０の車両用電源装置は、プリチャージスイッチをオンに切り換えた後、第１のコンタクタをオンに切り換えて、第１のコンタクタをプリチャージ電流による突入電流を流して第１のコンタクタを突入電流でクリーニングし、その後、コンデンサが未チャージ状態で第２のコンタクタをオンに切り換えて第２のコンタクタにプリチャージ電流による突入電流を流して第２のコンタクタをクリーニングする。この方法は、コンタクタの切換状態を変更することなく、第１のコンタクタと第２のコンタクタをクリーニングできる。

また、本発明の請求項４のクリーニング方法と請求項８の車両用電源装置は、第１のコンタクタとプリチャージスイッチをオンに切り換えて、コンデンサを未チャージ状態までプリチャージした後、第１のコンタクタをオフに切り換え、その後に再びオンに切り換えてプリチャージ電流による突入電流を流して第１のコンタクタをクリーニングする。この方法も、コンタクタをオンに切り換える切換状態を変更することなく、両方のコンタクタをクリーニングできる。

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コンタクタのクリーニング方法とコンタクタをクリーニングする車両用電源装置とを例示するものであって、本発明はコンタクタのクリーニング方法と車両用電源装置を以下に特定しない。

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。

図１に示す車両用電源装置は、ハイブリッドカーに搭載され、あるいは電気自動車に搭載されて、負荷１１として接続されるモーター１２を駆動して車両を走行させる。この図の電源装置は、走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の出力側に接続されて、負荷１１への電力供給を制御するコンタクタ２と、このコンタクタ２をオンに切り換えるに先だって、負荷１１に並列に接続しているコンデンサ１３をプリチャージするプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３とコンタクタ２を制御する制御回路４とを備える。

負荷１１は、並列に大容量のコンデンサ１３を接続している。このコンデンサ１３は、コンタクタ２をオンに切り換える状態で、走行用バッテリ１と両方から負荷１１に電力を供給する。とくに、コンデンサ１３からは、負荷１１に瞬間的に大電力を供給する。このため、走行用バッテリ１に並列にコンデンサ１３を接続することで、負荷１１に供給できる瞬間電力を大きくできる。コンデンサ１３から負荷１１に供給できる電力は、静電容量に比例するので、このコンデンサ１３には、たとえば４０００〜６０００μＦと極めて大きい静電容量のものが使用される。放電状態にある大容量のコンデンサ１３が、出力電圧の高い走行用バッテリ１に接続されると、瞬間的に極めて大きいチャージ電流が流れる。コンデンサ１３のインピーダンスが極めて小さいからである。

走行用バッテリ１は、車両を走行させるモーター１２を駆動する。モーター１２に大電力を供給できるように、走行用バッテリ１は多数の二次電池５を直列に接続して出力電圧を高くしている。二次電池５は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池が使用される。ただ、二次電池には、ニッケルカドミウム電池など充電できる全ての電池を使用できる。走行用バッテリ１は、モーター１２に大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を３００〜４００Ｖと高くしている。ただし、電源装置は、走行用バッテリの出力側にＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を接続して、走行用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。この電源装置は、直列に接続する二次電池の個数を少なくして、走行用バッテリの出力電圧を低くできる。したがって、走行用バッテリは、たとえば出力電圧を１５０〜４００Ｖとすることができる。

コンタクタ２は、走行用バッテリ１の出力側に接続されて、走行用バッテリ１をコンデンサ並列接続の車両側の負荷１１に接続する。コンタクタ２は、走行用バッテリ１のマイナス側とプラス側を負荷１１に接続する第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂを備える。図の車両用電源装置は、走行用バッテリ１のプラス側に第２のコンタクタ２Ｂを接続して、マイナス側に第１のコンタクタ２Ａを接続している。ただし、本発明の車両用電源装置は、第１のコンタクタを走行用バッテリのプラス側に接続して、第２のコンタクタをマイナス側に接続することもできる。

第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂは一緒にオンには切り換えられない。コンデンサ１３を充電する極めて大きな突入電流が、コンタクタ２に損傷を与え、コンタクタ２を溶着させる等の弊害があるからである。プリチャージ回路３が、コンデンサ１３を充電する大きな突入電流を制限して、コンタクタ２を溶着などの故障から保護する。プリチャージ回路３は、第２のコンタクタ２Ｂと並列に接続される。プリチャージ回路３は、電流を制限しながらコンデンサ１３をプリチャージする。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６とプリチャージスイッチ７を直列に接続している。

プリチャージ抵抗６は、負荷１１のコンデンサ１３を充電するプリチャージ電流を制限する。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６の電気抵抗を大きくしてプリチャージ電流を小さくできる。たとえば、プリチャージ抵抗６を１０Ω、走行用バッテリ１の出力電圧を４００Ｖとする電源装置は、プリチャージ電流の最大値が４０Ａとなる。プリチャージ抵抗６は、大きくしてプリチャージ電流の最大値を小さくできる。ただ、プリチャージ抵抗６が大きくなると、コンデンサ１３をプリチャージする時間が長くなる。プリチャージ電流が小さくなるからである。さらに、本発明は、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流でコンタクタ２をクリーニングする。コンタクタ２は、突入電流が小さすぎると効果的にクリーニングされない。また、突入電流が大きすぎるとコンタクタ２が溶着する。したがって、プリチャージ抵抗６の電気抵抗は、コンタクタ２のクリーニング作用と、プリチャージ時間とを考慮して、たとえば、５〜２０Ω、好ましくは６〜１８Ω、さらに好ましくは６〜１５Ωに設定される。

プリチャージ回路３がコンデンサ１３を充電するプリチャージ電流は、コンタクタ２のクリーニングに利用される。コンタクタ２をクリーニングするように、制御回路４は、第１のコンタクタ２Ａと、第２のコンタクタ２Ｂと、プリチャージスイッチ７をオンに切り換える切換状態を制御する。

制御回路４は、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た後、コンデンサ１３をプリチャージして、両方のコンタクタ２をオンに切り換える。正確には、コンデンサ１３を完全に充電することなく、コンデンサ１３を未チャージ状態として、両方のコンタクタ２をオンに切り換える。

制御回路４は、以下のステップで第１のコンタクタ２Ａと、第２のコンタクタ２Ｂと、プリチャージスイッチ７を切り換えて、第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂを、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流でクリーニングする。

制御回路４は、第１のコンタクタ２Ａと、第２のコンタクタ２Ｂと、プリチャージスイッチ７をオンに切り換える状態を変更する切換変更部１０を備えている。この切換変更部１０は、第１のコンタクタ２Ａと、第２のコンタクタ２Ｂと、プリチャージスイッチ７をオンに切り換える切換状態を変更して、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂの両方をクリーニングする。

制御回路４の切換変更部１０は、第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換える状態でプリチャージスイッチ７をオンに切り換えてコンデンサ１３をプリチャージすると共に、コンデンサ１３を未チャージ状態で第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換える第１のプリチャージ状態と、プリチャージスイッチ７をオンに切り換える状態で第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換えてコンデンサ１３をプリチャージすると共に、コンデンサ１３を未チャージ状態として第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換える第２のプリチャージ状態との切換状態を記憶している。

第１のプリチャージ状態は、第１のコンタクタ２Ａ→プリチャージスイッチ７→第２のコンタクタ２Ｂの順番で、コンタクタ２とプリチャージスイッチ７をオンに切り換える。この切換状態において、第２のコンタクタ２Ｂがコンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流でクリーニングされる。図２は第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂとプリチャージスイッチ７の突入電流と、コンデンサ１３の電圧を示すグラフである。このグラフに示すように、第１のコンタクタ２Ａは、オンに切り換えられる状態で突入電流は流れない。オンに切り換えた状態で電流が流れないからである。プリチャージスイッチ７は、オンに切り換えられる状態でプリチャージ電流による突入電流が流れる。この突入電流は、プリチャージ抵抗６で制限される。この突入電流は、プリチャージスイッチ７をクリーニングする。その後、コンデンサ１３を未チャージ状態として、第２のコンタクタ２Ｂがオンに切り換えられると、第２のコンタクタ２Ｂにはプリチャージ電流による突入電流が流れる。このとき、未チャージ状態まで充電されたコンデンサ１３の電圧が高く、コンデンサ１３と走行用バッテリ１との電圧差は、プリチャージスイッチ７をオンに切り換えるタイミングに比べて小さい。ただ、第２のコンタクタ２Ｂはプリチャージ抵抗６を介することなく、走行用バッテリ１をコンデンサ１３に接続する。したがって、走行用バッテリ１とコンデンサ１３との電圧差が小さくても、電気抵抗が小さいので、第２のコンタクタ２Ｂには大きな突入電流が流れる。この突入電流が、第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングする。この切換状態は、プリチャージスイッチ７と第２のコンタクタ２Ｂを突入電流でクリーニングして、第１のコンタクタ２Ａをクリーニングしない。

第２のプリチャージ状態は、プリチャージスイッチ７→第１のコンタクタ２Ａ→第２のコンタクタ２Ｂの順番に切り換える。図３は第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂとプリチャージスイッチ７の突入電流と、コンデンサ１３の電圧を示すグラフである。このグラフに示すように、プリチャージスイッチ７は、オンに切り換えられる状態で突入電流は流れない。オンに切り換えた状態で電流が流れないからである。第１のコンタクタ２Ａは、オンに切り換えられる状態でプリチャージ電流による突入電流が流れる。この突入電流は、プリチャージ抵抗６で制限される。この突入電流は、第１のコンタクタ２Ａをクリーニングする。その後、コンデンサ１３を未チャージ状態として、第２のコンタクタ２Ｂがオンに切り換えられると、第２のコンタクタ２Ｂにはプリチャージ電流による突入電流が流れる。この突入電流は、第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングする。この切換状態は、第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂを突入電流でクリーニングして、プリチャージスイッチ７をクリーニングしない。

この制御回路４の切換変更部１０は、記憶される切換状態で、第１のプリチャージ状態と第２のプリチャージ状態に切り換えて、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングする。制御回路４は、第１のプリチャージ状態と、第２のプリチャージ状態でコンタクタ２をオンに切り換えする状態も記憶している。制御回路４は、イグニッションスイッチがオンに切り換えられた後、第１のプリチャージ状態、又は第２のプリチャージ状態でコンタクタ２をオンにして、走行用バッテリ１から負荷１１に電力を供給できる状態とする。この制御回路４は、イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、第１のプリチャージ状態を交互に繰り返して、コンタクタ２をオンに切り換え、あるいはイグニッションスイッチがオンに切り換えられると、ランダムに第１のプリチャージ状態又は第２のプリチャージ状態でコンタクタ２をオンに切り換え、あるいはまた、イグニッションスイッチがオンに切り換えられると、特定の回数、たとえば２〜１００回は連続して、第１のプリチャージ状態でコンタクタ２をオンに切り換え、その後、特定の回数、たとえば２〜１００回は、第２のプリチャージ状態でコンタクタ２をオンに切り換えて、第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングしながらオンに切り換える。

ただ、制御回路４は、第２のプリチャージ状態、すなわち、プリチャージスイッチ７→第１のコンタクタ２Ａ→第２のコンタクタ２Ｂの順番に切り換えて、第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂの両方をコンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流でクリーニングできる。したがって、制御回路４は、切換状態を変更することなく、常に第２のプリチャージ状態でコンタクタ２とプリチャージスイッチ７をオンに切り換えて、コンタクタ２をオンに切り換えることもできる。

さらに、制御回路４は、第１のコンタクタ２Ａとプリチャージスイッチ７をオンに切り換えて、コンデンサ１３を未チャージ状態までプリチャージする第１のプリチャージ状態と、第１のコンタクタ２Ａをオフに切り換え、その後オンに切り換える第２のプリチャージ状態とで、第１のコンタクタ２Ａをクリーニングし、さらに、この状態でコンデンサ１３を未チャージ状態として、第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換えて、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流で第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングすることもできる。

この切換状態は、第１のコンタクタ２Ａをオン→プリチャージスイッチ７をオン→第１のコンタクタ２Ａをオフからオン→第２のコンタクタ２Ｂをオンとする順番で、制御回路４がコンタクタ２とプリチャージスイッチ７を切り換える。図４は、この切換状態でコンタクタ２とプリチャージスイッチ７に流れる突入電流と、コンデンサ１３の電圧変化を示している。このグラフに示すように、第１のコンタクタ２Ａは、オンに切り換えられる状態で突入電流は流れない。オンに切り換えた状態で電流が流れないからである。プリチャージスイッチ７は、オンに切り換えられる状態でプリチャージ電流による突入電流が流れる。その後、コンデンサ１３を未チャージ状態として、第１のコンタクタ２Ａをオフに切り換えた後、オンに切り換える。オンに切り換えられた第１のコンタクタ２Ａは、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流が流れてクリーニングされる。その後、さらにコンデンサ１３を未チャージ状態として、第２のコンタクタ２Ｂがオンに切り換えられると、第２のコンタクタ２Ｂにはプリチャージ電流による突入電流が流れる。この突入電流は、第２のコンタクタ２Ｂをクリーニングする。この切換状態は、プリチャージスイッチ７と、第１のコンタクタ２Ａと、第２のコンタクタ２Ｂを突入電流でクリーニングする。したがって、この切換状態でコンタクタ２とプリチャージスイッチ７をオンに切り換える制御回路４も、切換状態を変更することなく、第１のコンタクタ２Ａと、第２のコンタクタ２Ｂと、プリチャージスイッチ７をクリーニングできる。制御回路４は、この切換状態として、コンタクタ２とプリチャージスイッチ７をクリーニングする状態と、第１のコンタクタ２Ａをオン→プリチャージスイッチ７をオン→第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換えるノーマル切換状態とに切り換えて、コンタクタ２とプリチャージスイッチ７をオンに切り換えることもできる。

本発明は、コンデンサ１３のプリチャージ電流による突入電流でコンタクタ２をクリーニングする。このことを実現するために、コンデンサ１３を未チャージ状態に充電する必要がある。コンデンサ１３の未チャージ状態は、コンデンサ１３に流れる電流を検出し、あるいは電圧を検出し、あるいはタイマーの設定時間でコントロールされる。コンデンサ１３は完全にチャージされると充電電流が流れなくなるので、充電電流を検出して、未チャージ状態を検出できる。すなわち、所定のチャージ電流が流れる状態を未チャージ状態と判定できる。また、コンデンサ１３は完全にチャージされると電圧が定常電圧まで上昇する。したがって、コンデンサ１３の電圧を検出して、未チャージ状態を検出できる。すなわち、コンデンサ１３の電圧が定常電圧で上昇する状態を、未チャージ状態と判定できる。さらに、コンデンサ１３は完全にチャージするのに特定の時間がかかる。コンデンサ１３をフルチャージする時間は、コンデンサ１３の静電容量と充電電流で特定される。充電電流はプリチャージ抵抗６の電気抵抗で特定される。したがって、特定時間よりも短い時間のプリチャージは、コンデンサ１３をプリチャージしない。したがって、タイマーの設定時間をプリチャージする特定時間よりも短くして、コンデンサ１３の未チャージ状態とすることができる。

コンデンサ１３の充電電流は、電流検出回路８で検出される。電流検出回路８は、漏れ磁束を検出して、電流を検出し、あるいはプリチャージ抵抗の電圧を検出して、電流を検出する。さらに、図示しないが、コンタクタと出力端子との間に、極めて電気抵抗の小さい電流検出抵抗を接続し、この電流検出抵抗の電圧を検出して、電流を検出することもできる。

さらに、制御回路４は、コンタクタ２の１次側と２次側との電圧差を検出する電圧検出回路９も備える。図の電圧検出回路９は、コンタクタ２の１次側の電圧（Ｖｔ）と２次側の電圧（Ｖｉ）を検出し、これらより１次側と２次側の電圧差を検出している。

本発明の一実施例にかかる車両用電源装置の概略構成図である。 コンタクタとプリチャージスイッチの切換状態の一例を示す図である。 コンタクタとプリチャージスイッチの切換状態の他の一例を示す図である。 コンタクタとプリチャージスイッチの切換状態の他の一例を示す図である。

符号の説明

１…走行用バッテリ
２…コンタクタ ２Ａ…第１のコンタクタ
２Ｂ…第２のコンタクタ
３…プリチャージ回路
４…制御回路
５…二次電池
６…プリチャージ抵抗
７…プリチャージスイッチ
８…電流検出回路
９…電圧検出回路
１０…切換変更部
１１…負荷
１２…モーター
１３…コンデンサ

Claims (10)

1. 走行用バッテリ(1)と、この走行用バッテリ(1)の出力側に接続されて、走行用バッテリ(1)をコンデンサ並列接続の車両側の負荷(11)に接続するコンタクタ(2)と、負荷(11)のコンデンサ(13)を充電するプリチャージ回路(3)と、このプリチャージ回路(3)と前記コンタクタ(2)を制御する制御回路(4)とを備え、
   コンタクタ(2)は、走行用バッテリ(1)のプラス側とマイナス側を負荷に接続する第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)を備え、
   プリチャージ回路(3)は、第２のコンタクタ(2B)と並列に接続されると共に、互いに直列に接続しているプリチャージ抵抗(6)とプリチャージスイッチ(7)からなり、
   制御回路(4)が、第１のコンタクタ(2A)とプリチャージスイッチ(7)をオンにしてコンデンサ(13)をプリチャージし、コンデンサ(13)がプリチャージされた状態で第２のコンタクタ(2B)をオンに切り換えて、走行用バッテリ(1)から負荷(11)に電力を供給する状態とする車両用電源装置におけるコンタクタのクリーニング方法であって、
   第１のコンタクタ(2A)と第２のコンタクタ(2B)の両方を、コンデンサ(13)のプリチャージ電流が流れるタイミングでオンに切り換えて、コンデンサ(13)のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ(2A)と第２のコンタクタ(2B)をクリーニングすることを特徴とするコンタクタのクリーニング方法。
2. 第１のコンタクタ(2A)をオンに切り換えた後、プリチャージスイッチ(7)をオンに切り換えてコンデンサ(13)を未チャージ状態までプリチャージし、その後、第２のコンタクタ(2B)をオンに切り換えて、第２のコンタクタ(2B)にプリチャージ電流による突入電流を流してクリーニングする第１のプリチャージ状態と、
   プリチャージスイッチ(7)をオンに切り換えた後、第１のコンタクタ(2A)をオンに切り換えて、コンデンサ(13)のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ(2A)をクリーニングする第２のプリチャージ状態とを切り換えて、第１のコンタクタ(2A)と第２のコンタクタ(2B)を突入電流でクリーニングする請求項１に記載されるコンタクタのクリーニング方法。
3. プリチャージスイッチ(7)をオンに切り換えた後、第１のコンタクタ(2A)をオンに切り換えて、第１のコンタクタ(2A)にプリチャージ電流による突入電流を流して第１のコンタクタ(2A)を突入電流でクリーニングし、その後、コンデンサ(13)が未チャージ状態で第２のコンタクタ(2B)をオンに切り換えて、第２のコンタクタ(2B)にプリチャージ電流による突入電流を流して第２のコンタクタ(2B)をクリーニングする請求項１に記載されるコンタクタのクリーニング方法。
4. 第１のコンタクタ(2A)とプリチャージスイッチ(7)をオンに切り換えて、コンデンサ(13)を未チャージ状態までプリチャージした後、第１のコンタクタ(2A)をオフに切り換え、その後オンに切り換えてプリチャージ電流による突入電流を流して第１のコンタクタ(2A)をクリーニングする請求項１に記載されるコンタクタのクリーニング方法。
5. 走行用バッテリ(1)と、この走行用バッテリ(1)の出力側に接続されて、走行用バッテリ(1)をコンデンサ並列接続の車両側の負荷(11)に接続するコンタクタ(2)と、負荷(11)のコンデンサ(13)を充電するプリチャージ回路(3)と、このプリチャージ回路(3)と前記コンタクタ(2)を制御する制御回路(4)とを備え、
   コンタクタ(2)は、走行用バッテリ(1)のプラス側とマイナス側を負荷(11)に接続する第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)を備え、
   プリチャージ回路(3)は、第２のコンタクタ(2B)と並列に接続されると共に、互いに直列に接続しているプリチャージ抵抗(6)とプリチャージスイッチ(7)からなり、
   制御回路(4)が、第１のコンタクタ(2A)とプリチャージスイッチ(7)をオンにしてコンデンサ(13)をプリチャージし、コンデンサ(13)がプリチャージされた状態で第２のコンタクタ(2B)をオンに切り換えて、走行用バッテリ(1)から負荷(11)に電力を供給する状態とする車両用電源装置であって、
   制御回路(4)が、第１のコンタクタ(2A)と、第２のコンタクタ(2B)と、プリチャージスイッチ(7)をオンに切り換える状態を変更する切換変更部(10)を備えており、この切換変更部(10)が、第１のコンタクタ(2A)と、第２のコンタクタ(2B)と、プリチャージスイッチ(7)をオンに切り換える切換状態を変更して、コンデンサ(13)のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ(2A)と第２のコンタクタ(2B)の両方をクリーニングするようにしてなるコンタクタをクリーニングする車両用電源装置。
6. 制御回路(4)の切換変更部(10)が、第１のコンタクタ(2A)をオンに切り換える状態でプリチャージスイッチ(7)をオンに切り換えてコンデンサ(13)をプリチャージすると共に、コンデンサ(13)を未チャージ状態で第２のコンタクタ(2B)をオンに切り換える第１のプリチャージ状態と、
   プリチャージスイッチ(7)をオンに切り換える状態で第１のコンタクタ(2A)をオンに切り換えてコンデンサ(13)をプリチャージすると共に、コンデンサ(13)を未チャージ状態として第２のコンタクタ(2B)をオンに切り換える第２のプリチャージ状態との切換状態に変更して、第１のコンタクタ(2A)と第２のコンタクタ(2B)をコンデンサ(13)のプリチャージ電流による突入電流でクリーニングする請求項５に記載される車両用電源装置。
7. 制御回路(4)の切換変更部(10)が、第１のプリチャージ状態と第２のプリチャージ状態で第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)とプリチャージスイッチ(7)を切り換える切換状態を記憶しており、記憶される切換状態で第１のプリチャージ状態と第２のプリチャージ状態に切り換えて、コンデンサ(13)のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ(2A)と第２のコンタクタ(2B)をクリーニングする請求項６に記載される車両用電源装置。
8. 制御回路(4)の切換変更部(10)が、第１のコンタクタ(2A)をオンに切り換える状態でプリチャージスイッチ(7)をオンに切り換えてコンデンサ(13)をプリチャージする第１のプリチャージ状態と、コンデンサ(13)を未チャージ状態として、第１のコンタクタ(2A)をオフに切り換えた後オンに切り換える第２のプリチャージ状態とで第１のコンタクタ(2A)をクリーニングする請求項５に記載される車両用電源装置。
9. 制御回路(4)の切換変更部(10)が、第１のプリチャージ状態と、第２のプリチャージ状態で第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)とプリチャージスイッチ(7)を切り換える切換状態を記憶しており、記憶される切換状態で第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)とプリチャージスイッチ(7)を切り換えてコンデンサ(13)のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ(2A)と第２のコンタクタ(2B)をクリーニングする請求項８に記載される車両用電源装置。
10. 走行用バッテリ(1)と、この走行用バッテリ(1)の出力側に接続されて、走行用バッテリ(1)をコンデンサ並列接続の車両側の負荷(11)に接続するコンタクタ(2)と、負荷(11)のコンデンサ(13)を充電するプリチャージ回路(3)と、このプリチャージ回路(3)と前記コンタクタ(2)を制御する制御回路(4)とを備え、
    コンタクタ(2)は、走行用バッテリ(1)のプラス側とマイナス側を負荷(11)に接続する第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)を備え、
    プリチャージ回路(3)は、第２のコンタクタ(2B)と並列に接続されると共に、互いに直列に接続しているプリチャージ抵抗(6)とプリチャージスイッチ(7)からなり、
    制御回路(4)が、第１のコンタクタ(2A)とプリチャージスイッチ(7)をオンにしてコンデンサ(13)をプリチャージし、コンデンサ(13)がプリチャージされた状態で第２のコンタクタ(2B)をオンに切り換えて、走行用バッテリ(1)から負荷(11)に電力を供給する状態とする車両用電源装置であって、
    制御回路(4)が、プリチャージスイッチ(7)をオンに切り換える状態で第１のコンタクタ(2A)をオンに切り換えて、コンデンサ(13)のプリチャージ電流による突入電流で第１のコンタクタ(2A)をクリーニングし、コンデンサ(13)の未チャージ状態で、第２のコンタクタ(2B)がオンに切り換えられて、第２のコンタクタ(2B)をコンデンサ(13)のプリチャージ電流による突入電流でクリーニングするようにしてなるコンタクタをクリーニングする車両用電源装置。

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