JP2019169261A - リレー回路及び電気接続箱 - Google Patents

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Abstract

【課題】リレーがオン状態のときに必ずしもリレーの必要最小電流以上の電流を常時流さなくてもリレーの接点不良を抑制することが可能なリレー回路を提供する。【解決手段】リレー回路１０Ａは、コイル１１Ａとコイル１１Ａの通電により直流の電源Ｂからの電力の供給を受けて動作する負荷ＬＤへの電力の供給をオンオフする接点部１１Ｂとを有するリレー１１と、接点部１１Ｂと負荷ＬＤとの間に接続され、電源Ｂから負荷ＬＤに供給される電流を分流する分流回路１２と、を備え、分流回路１２は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣとが直列に接続されて接地されている。【選択図】図１

Description

本明細書では、リレー回路及び電気接続箱に関する技術を開示する。
従来、バッテリからリレーを介して負荷に電力を供給するリレー回路が知られている。特許文献１の車両用灯具は、車載バッテリから第１のリレーを介してランプＥＣＵと点灯機能部の複機能回路部とに第１電源電圧が供給されている。また、複機能回路部には、車載バッテリから第２のリレーを介して第２電源電圧が供給されている。第１のリレーは、イグニッション又はランプスイッチにより、基本的に常時オンされており、第２のリレーは、ユーザの操作に応じてオンされる。第２のリレーがオンされると、複機能回路部に動作指示のための信号が入力され、点灯機能部の発光機能が動作する。第２電源電圧の入力ラインには、直並列に接続された多数の抵抗からなるダミー負荷部が接続されている。ダミー負荷部には、ダミー電流が流れるようになっており、ダミー電流により第２のリレーの電流は、第２のリレーの接点不良を防止可能な必要最小電流以上とされる。
特開２０１５−１２５８００号公報
ところで、上記特許文献１の構成では、第２のリレーがオン状態のときには、ダミー負荷部には、第２のリレーの電流を常時必要最小電流以上とするためのダミー電流が流れるため、消費電流が多くなるとともに、ダミー負荷部は、多数の抵抗が直並列に接続されているため、常時電流が流れることを想定した部品を選定する必要があり、回路構成が複雑になり、製造コストが高くなりやすいという問題がある。
本明細書に記載された技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、
リレーがオン状態のときに必ずしもリレーの必要最小電流以上の電流を常時流さなくてもリレーの接点不良を抑制することが可能なリレー回路を提供することを目的とする。
本明細書に記載されたリレー回路は、コイルと前記コイルの通電により直流の電源からの電力の供給を受けて動作する負荷への電力の供給をオンオフする接点部とを有するメカニカルリレーと、前記接点部と前記負荷との間に接続され、前記電源から前記負荷に供給される電流を分流する分流回路と、を備え、前記分流回路は、抵抗とコンデンサとが直列に接続されて接地されている。
本構成によれば、分流回路には、抵抗とコンデンサとが直列に接続されているため、メカニカルリレーをオン状態に切り替えた際に、接点部の電流を一時的に接点部の必要最小電流以上に増加することが容易になる。これにより、メカニカルリレーをオン状態とした際に、必ずしも常時必要最小電流以上の電流を流さなくても、接点部の表面の酸化被膜を破壊して通電することが可能になるため、メカニカルリレーの接点不良を抑制することが可能となる。また、分流回路に多数の抵抗を直並列に接続した抵抗器を設ける構成と比較して、回路構成を簡素化することができ、製造コストを低減することが可能になる。
本明細書に記載された技術の実施態様としては以下の態様が好ましい。
前記分流回路は、さらに並列に接続された放電回路を備える。
このようにすれば、メカニカルリレーをオフ状態にした際にコンデンサの電荷を放電回路で放電することができる。これにより、リレーを再度オン状態としたときに、コンデンサに電荷が蓄積されることにより分流回路の電流が大きくなって接点部の電流を大きくできるため、より一層、メカニカルリレーの接点不良を抑制することが可能となる。
前記メカニカルリレーの接点部がオフ状態からオン状態に切り替わると、前記接点部の電流は、前記メカニカルリレーの必要最小電流以上に上昇した後に前記必要最小電流以下に低下して安定状態となる過渡現象を生じる。
このようにすれば、メカニカルリレーがオン状態のときに常時必要最小電流以上が通電される構成と比較して消費電力を低減することができる。
前記負荷の通電電流値が前記メカニカルリレーの必要最小電流より小さい。
このようにすれば、負荷の通電電流値が小さいためにリレーの接点不良が生じやすい構成において分流回路によりリレーの接点不良を抑制することが可能となる。
前記リレー回路を備え、車両に搭載される電気接続箱とする。
本明細書に記載された技術によれば、リレー回路について、リレーがオン状態のときに必ずしもリレーの必要最小電流以上の電流を常時流さなくてもリレーの接点不良を抑制することが可能となる。
実施形態１の車両の電源と負荷との間にリレー回路が接続された状態の電気的構成を示す図 リレー回路において時間と電流との特性を示す図 車両の電源と負荷との間に比較例としてのリレー回路が接続された状態の電気的構成を示す図 リレー回路において時間と電流との特性を示す図
＜実施形態１＞
実施形態１について、図１〜図４を参照しつつ説明する。
本実施形態のリレー回路１０Ａは、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）等からなる電気接続箱１０に収容される。電気接続箱１０は、図１に示すように、電源Ｂと負荷ＬＤとの間に配され、電源Ｂから負荷ＬＤへの電力供給を制御するものである。
電源Ｂは、直流電源であり、例えば、鉛バッテリ、リチウムイオンバッテリ、キャパシタ等の車両に搭載される蓄電池とすることができる。負荷ＬＤは、例えば車両において比較的小電流で動作する負荷であり、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等からなるランプとすることができる。
リレー回路１０Ａは、電源Ｂと負荷ＬＤとの間の電力供給をオンオフするリレー１１と、電源Ｂから負荷ＬＤに供給される電流を分流する分流回路１２とを備える。リレー１１は、メカニカルリレーであって、コイル１１Ａとコイル１１Ａの通電により負荷ＬＤへの電力の供給をオンオフする接点部１１Ｂとを有する。リレー１１は、コイル１１Ａの通電により接点部１１Ｂが通電するノーマリオープン、コイル１１Ａの通電により接点部１１Ｂが開放されるノーマリクローズのいずれでもよい。
コイル１１Ａは、例えば電源Ｂからの電力の供給を受けて動作する制御回路（図示しない）に接続される。制御回路は、電源Ｂから電力の供給を受けて動作する。接点部１１Ｂは、電源Ｂと負荷ＬＤとの間に接続されており、電源Ｂと接点部１１Ｂの間にはヒューズＦが接続されている。
リレー１１には、図２に示すように、接点部１１Ｂの必要最小電流ＩＭ［Ａ］が設定（例えばＩＭ＝１００［ｍＡ］）されている。必要最小電流ＩＭは、接点部１１Ｂに形成された酸化皮膜による通電不良を生じさせない最小の電流として予めリレー１１に規定されている。必要最小電流ＩＭ［Ａ］以上の電流Ｉ１が接点部１１Ｂに通電することにより、接点部１１Ｂがオン状態とされた際に接点部１１Ｂの酸化皮膜が破られて通電に支障が生じないようになっている。本実施形態では、リレー１１の必要最小電流ＩＭは、負荷ＬＤの電流Ｉ３（定格負荷電流）よりも大きくなっている。
分流回路１２は、図１に示すように、抵抗Ｒ１とコンデンサＣとが直列に接続された直列回路１３と、直列回路１３に対して並列に接続された抵抗Ｒ２からなる放電回路１４とを備える。直列回路１３は、コンデンサＣの一端が抵抗Ｒ１に接続され、他端は、接地されている。抵抗Ｒ１及びコンデンサＣは、図２に示すように、リレー１１の接点部１１Ｂをオフからオンに切り替えたときに、接点部１１Ｂに必要最小電流ＩＭ以上の電流Ｉ１が流れ、所定時間ｔの経過後に接点部１１Ｂに必要最小電流ＩＭ以下の電流Ｉ１が流れるように設定（時定数が設定）されている。
放電回路１４の抵抗Ｒ２は、直列回路１３に対して高抵抗とされており、接点部１１Ｂがオン状態となると、電流Ｉ２の大半が直列回路１３に流れ、コンデンサＣが満充電されて電荷が溜まると直列回路１３の通電が停止し、放電回路１４に抵抗Ｒ２に応じた微小な電流ＩＡが流れる。
次に、リレー回路１０Ａの動作について説明する。
図１，図２に示すように、コイル１１Ａへの通電に応じて接点部１１Ｂがオフ状態からオン状態に切り替わると、接点部１１Ｂ及び分流回路１２に負荷ＬＤ及び分流回路１２の抵抗に応じた電流Ｉ１，Ｉ２が通電し、負荷ＬＤに電流Ｉ３が通電する。
ここで、比較例としてのリレー回路２０を図３に示す。リレー回路２０は、分流回路２１が多数の抵抗Ｒが直並列に接続された抵抗器から構成されている。そのため、図４に示すように、リレー１１がオン状態で接点部１１Ｂに必要最小電流ＩＭ［Ａ］以上の電流Ｉ１Ｃ［Ａ］が流れるようにすると、分流回路２１には抵抗器の抵抗値に応じた一定の電流Ｉ２Ｃ［Ａ］が常時流れる。これに対して、本実施形態によれば、図２に示すように、リレー１１をオン状態としたときには、接点部１１Ｂに流れる電流Ｉ１は、最小必要電流ＩＭ以上に急激に上昇した後、徐々に減衰していき、最小必要電流ＩＭ以下に低下する。そして、最終的に電流Ｉ１は、負荷ＬＤ（及び放電回路１４）の抵抗値に応じた一定の電流値（安定状態）となる。
本実施形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
リレー回路１０Ａは、コイル１１Ａとコイル１１Ａの通電により直流の電源Ｂからの電力の供給を受けて動作する負荷ＬＤへの電力の供給をオンオフする接点部１１Ｂとを有するリレー１１（メカニカルリレー）と、接点部１１Ｂと負荷ＬＤとの間に接続され、電源Ｂから負荷ＬＤに供給される電流を分流する分流回路１２と、を備え、分流回路１２は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣとが直列に接続されて接地されている。
本実施形態によれば、分流回路１２には、抵抗Ｒ１とコンデンサＣとが直列に接続されているため、リレー１１をオン状態に切り替えた際に、接点部１１Ｂの電流を一時的に接点部１１Ｂの必要最小電流ＩＭ以上に増加することが容易になる。これにより、リレー１１をオン状態とした際に、常時必要最小電流ＩＭ以上の電流を流さなくても、接点部１１Ｂの表面の酸化被膜を破壊して通電することが可能になるため、リレー１１の接点不良を抑制することが可能となる。また、分流回路１２に多数の抵抗Ｒを直並列に接続した抵抗器を設ける構成と比較して、回路構成を簡素化することができ、製造コストを低減することが可能になる。
また、分流回路１２は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣとが直列に接続された直列回路１３と、直列回路１３と並列に接続された放電回路１４とを備える。
このようにすれば、リレー１１をオフ状態にした際にコンデンサＣの電荷を放電回路１４で放電することができる。これにより、リレー１１を再度オン状態としたときに、コンデンサＣに電荷が蓄積されることにより分流回路１２の電流Ｉ２が大きくなって接点部１１Ｂの電流Ｉ１を大きくできるため、リレー１１の接点不良を抑制することが可能となる。
リレー１１の接点部１１Ｂがオフ状態からオン状態に切り替わると、接点部１１Ｂの電流Ｉ１は、リレー１１の必要最小電流ＩＭ以上に上昇した後に必要最小電流ＩＭ以下に低下して安定状態となる過渡現象を生じる。
このようにすれば、リレー１１がオン状態のときに常時必要最小電流ＩＭ以上が通電される構成と比較して消費電力を低減することができる。
また、負荷ＬＤの通電電流値がリレー１１の必要最小電流ＩＭより小さい。
このようにすれば、負荷ＬＤの通電電流値が小さいためにリレー１１の接点不良が生じやすい構成において分流回路１２によりリレー１１の接点不良を抑制することが可能となる。
＜他の実施形態＞
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本明細書に記載された技術の技術的範囲に含まれる。
（１）直列回路１３における抵抗Ｒ１とコンデンサＣの数は上記実施形態の数に限られない。例えば、複数のコンデンサＣを直列や並列に接続してもよい。また、コンデンサＣ側を接地したが、抵抗Ｒ１側を接地してもよい。
（２）直列回路１３に対して放電回路１４を並列に接続したが、これに限られず、放電回路１４を備えない構成としてもよい。また、抵抗Ｒ２を直列や並列に接続してもよい。
１０：電気接続箱
１０Ａ，２０： リレー回路
１１： リレー（メカニカルリレー）
１１Ａ： コイル
１１Ｂ： 接点部
１２，２１： 分流回路
１３： 直列回路
１４： 放電回路
Ｂ： 電源
Ｃ： コンデンサ
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ２Ｃ，Ｉ３Ｃ： 電流
ＩＭ： 必要最小電流
ＬＤ： 負荷
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ： 抵抗

Claims (5)

  1. コイルと前記コイルの通電により直流の電源からの電力の供給を受けて動作する負荷への電力の供給をオンオフする接点部とを有するメカニカルリレーと、
    前記接点部と前記負荷との間に接続され、前記電源から前記負荷に供給される電流を分流する分流回路と、を備え、
    前記分流回路は、抵抗とコンデンサとが直列に接続されて接地されている、リレー回路。
  2. 前記分流回路は、さらに並列に接続された放電回路を備える請求項１に記載のリレー回路。
  3. 前記メカニカルリレーの接点部がオフ状態からオン状態に切り替わると、前記接点部の電流は、前記メカニカルリレーの必要最小電流以上に上昇した後に前記必要最小電流以下に低下して安定状態となる過渡現象を生じる請求項１又は請求項２に記載のリレー回路。
  4. 前記負荷の通電電流値が前記メカニカルリレーの必要最小電流より小さい請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のリレー回路。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のリレー回路を備え、車両に搭載される電気接続箱。
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