特許 6010478 リレーの接点溶着検知システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6010478

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】リレーの接点溶着検知システム

(51)【国際特許分類】

   H01H 47/00 20060101AFI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01H47/00 C

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-25543(P2013-25543)

(22)【出願日】2013年2月13日

(65)【公開番号】特開2014-154487(P2014-154487A)

(43)【公開日】2014年8月25日

【審査請求日】2015年7月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社日本自動車部品総合研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】390001812

【氏名又は名称】アンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 健

(72)【発明者】

【氏名】大徳 修

(72)【発明者】

【氏名】田中 智明

【審査官】 出野 智之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０９２２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０４１９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１２０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５０１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９５６９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ４７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイル（２，２ａ）と、このコイルへの通電に伴い発生する磁力により可動接点（５１０）を移動させて、前記可動接点を固定接点（５２０）に接触させるように動作するプランジャ（４，４ａ，４ｂ，４１０ａ，４１０ｂ）とを有するリレー（１０，１００）と、
交流信号を出力する発振器（７３）と、
前記交流信号を前記コイルに印加するためのカップリングコンデンサ（７６）と、
前記交流信号を前記コイルに印加して検出される信号（検出信号）の状態に基づいて、前記可動接点と前記固定接点との溶着の有無を判定する溶着判定部（７７）とを備え、
前記溶着判定部には、前記カップリングコンデンサの一方の端子と前記発振器の出力端子との間にある信号経路から、前記検出信号が入力されることを特徴とするリレーの接点溶着検知システム。

【請求項2】

前記溶着判定部は、前記検出信号の周波数を含む帯域を通過させるフィルタ部（７８）と、
このフィルタ部より出力される信号を直流信号に変換する信号変換部（８０）と、
前記直流信号のレベルを所定の閾値と比較することで溶着判定信号を出力する比較部（８２）とで構成されることを特徴とする請求項１記載のリレーの接点溶着検知システム。

【請求項3】

前記リレー（１０）は、前記可動接点，前記固定接点及び前記プランジャを２組（４ａ，４ｂ）備え、
前記コイル（２）への通電に伴い前記２つのプランジャを同時に動作させる構造を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のリレーの接点溶着検知システム。

【請求項4】

前記リレーは、前記２つのプランジャの間に、これらのプランジャが延設される方向と同じ方向に並んで配置される柱状ヨーク（３１）と、
この柱状ヨークの一端に連結される第１板状ヨーク（３７）と、
前記柱状ヨークの他端に連結されて、前記２つのプランジャを動作可能な状態で支持する第２板状ヨーク（３２）とを備え、
前記コイルは、前記柱状ヨークに巻装されていることを特徴とする請求項３記載のリレーの接点溶着検知システム。

【請求項5】

前記プランジャ（４１０）は、動作方向と直交する方向を含む平面に属する板状に形成されており、複数の可動接点を動作可能に構成され、
前記リレー（１００）は、前記プランジャを２組（４１０ａ，４１０ｂ）備え、
前記コイル（２ａ）への通電に伴い前記２つのプランジャを動作させる構造を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のリレーの接点溶着検知システム。

【請求項6】

前記リレーは、前記コイルが巻装される柱状ヨーク（１５０）と、
前記コイルの外周部を囲むように配置されるヨーク（４００）と、
この柱状ヨークの何れか一端側に、前記ヨークと共に磁気経路を形成するように配置される磁気飽和部（４９０）と、
前記柱状ヨークの一端側と他端側とに配置される第１及び第２プランジャ（４１０ａ，４１０ｂ）と、
前記第１及び第２プランジャを、前記柱状ヨークの一端面及び他端面からそれぞれ離間させるように付勢する第１及び第２付勢部材（１１０ａ，１１０ｂ）と、
前記第１及び第２プランジャと連動して変位する複数の可動接点と、
これら複数の可動接点とそれぞれ対向するように配置される複数の固定接点とを備えることを特徴とする請求項５記載のリレーの接点溶着検知システム。

【請求項7】

前記プランジャの動作に伴い、前記可動接点を前記固定接点に接離させるように移動する可動接点支持部（５１）を備え、
前記可動接点は、前記可動接点支持部と一体，又は別体となるように構成されていることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のリレーの接点溶着検知システム。

【請求項8】

前記固定接点を支持する固定接点支持部（５２）を備え、
前記固定接点は、前記固定接点支持部と一体，又は別体となるように構成されていることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のリレーの接点溶着検知システム。

【請求項9】

前記リレーは電気自動車に搭載され、前記２組の可動接点及び固定接点により、駆動用電源を供給するバッテリ（６）と、ＤＣＤＣコンバータ（６１）との間の電源線（６４，６５）を断続するように配置されていることを特徴とする請求項３又は４記載のリレーの接点溶着検知システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リレーの接点溶着を検知するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

リレーの接点が溶着しているか否かを検知するには、一般に電流センサを用いて、コイルに通電を行っていない状態で接点を介して流れる電流の有無を検知する。しかし、電流センサは非常に高価であることが問題となる。関連する先行技術として、例えば特許文献１には、商用交流電源と機器との間に配置される漏電遮断装置において、２つの独立したリレーを個別に制御することで、他方のリレーの接点溶着を検知する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１５２０７１号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の技術は、２つの独立したリレーを使用することが前提であるから、上述した問題の解決に資するものではない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流センサを用いることなく接点の溶着を検知できるリレーの接点溶着検知システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

請求項１記載のリレーの接点溶着検知システムによれば、溶着判定部は、発振器が出力する交流信号がリレーのコイルに印加された状態で検出される信号の状態に基づいて可動接点と固定接点との溶着の有無を判定する。すなわち、リレーを等価的に磁気回路として見ると、通電されたコイルが発生させる起磁力を流す磁路の磁気抵抗は、可動接点と固定接点との間にギャップがあるか否かに応じて変化する。そして、コイルのインダクタンスは磁気抵抗の大きさに反比例するので、両接点間にギャップがあり磁気抵抗が大きければインダクタンスは小さくなり、両接点間にギャップが無く磁気抵抗が小さければインダクタンスは大きくなる。

【0006】

上述のように、コイルに交流信号が印加されると、コイルのインダクタンスと浮遊容量のキャパシタンスとによりＬＣ並列共振動作が発生する。コイルのインダクタンスが変化すれば共振回路のインピーダンスが変化するので、検出される交流信号の状態が変化する。そこで、溶着判定部が検出信号の状態を参照すれば、可動接点と固定接点との溶着の有無を判定できる。したがって、リレーのコイルを駆動しない状態において、電流センサを用いることなく、接点溶着の有無が判定可能になる。

【0007】

また、請求項１記載のリレーの接点溶着検知システムによれば、溶着判定部に、交流信号をコイルに印加するためのカップリングコンデンサの一方の端子と発振器の出力端子との間にある信号経路から検出信号を入力する。

【0008】

請求項２記載のリレーの接点溶着検知システムによれば、溶着判定部を、検出信号の周波数を含む帯域を通過させるフィルタ部と、フィルタ部からの出力信号を直流信号に変換する信号変換部と、直流信号のレベルを所定の閾値と比較することで溶着判定信号を出力する比較部とで構成する。これにより、交流の検出信号を直流信号に変換したレベルの高低に応じて接点溶着の有無を判定できる。

【0009】

請求項３記載のリレーの接点溶着検知システムによれば、前記リレーが、可動接点，固定接点及びプランジャを２組備え、コイルへの通電に伴い２つのプランジャを同時に動作させる構造を有するものに適用する。このような構造のリレーは、一対の電力線又は信号線を同時に閉路，開路させるのに適している。しかしながら、共通のコイルに通電すれば、２組の接点が同時に閉じることになるので、接点の溶着を判定するために１組の接点だけを閉じることができない。そして、本発明の接点溶着検知システムでは、コイルを通電して駆動せずとも交流信号を印加して接点溶着の有無を判定できるので、上記構成のリレーには好適である。

【0010】

請求項４記載のリレーの接点溶着検知システムによれば、前記リレーが、２つのプランジャの間に、これらのプランジャが延設される方向と同じ方向に並んで配置される柱状ヨークと、柱状ヨークの一端に連結される第１板状ヨークと、柱状ヨークの他端に連結されて２つのプランジャを動作可能な状態で支持する第２板状ヨークとを備えて、コイルが柱状ヨークに巻装されているものに適用する。この様な構造を採用すれば、共通のコイルを駆動して２つのプランジャを動作させるので、当該リレーを含むシステム全体を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態であり、リレーの電磁コイルを含む周辺回路をモデル的に示す図

【図2】交流検出部の具体構成を示す図

【図3】リレーを含む回路構成図

【図4】（ａ）はリレーの磁気回路モデル図、（ｂ）は接点のＯＮ／ＯＦＦに伴うインピーダンスの変化を示す図

【図5】ソレノイド装置がオフ状態の場合の図７のＣ−Ｃ断面図

【図6】ソレノイド装置がオン状態の場合の断面図

【図7】図６のＢ−Ｂ断面図

【図8】図７の要部拡大図

【図9】図５の要部拡大図

【図10】図５のＡ−Ａ断面図

【図11】第２実施形態を示す図１相当図

【図12】第３実施形態であり、リレーのヨーク及びコア部分を示す斜視図

【図13】コイルに通電した場合の磁気回路を示す図１２相当図（その１）

【図14】コイルに通電した場合の磁気回路を示す図１２相当図（その２）

【図15】コイルに通電した場合の磁気回路を示す図１２相当図（その３）

【図16】コイルに通電した場合の磁気回路を示す図１２相当図（その４）

【図17】（ａ）は、図１４に対応する第１プランジャ側の接点部の状態を示す図、（ｂ）は図１５に対応する（ａ）相当図

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施形態）
図５に示すように、リレー（電磁継電器）１０に使用されるソレノイド装置１は、電磁コイル２と、軟磁性体からなるヨーク３と、複数のプランジャ４（４ａ，４ｂ）とを備える。プランジャ４は棒状に形成され、その一部（コア部４１）は軟磁性体からなる。電磁コイル２に通電すると磁束Φが発生し、ヨーク３とプランジャ４とを流れる。複数のプランジャ４は、電磁コイル２への通電と通電停止とを切り替えることで、電磁コイル２の軸線方向（Ｚ方向）に進退動作するよう構成されている。プランジャ４の数（２個）は電磁コイル２の数（１個）よりも多い。また、２つのプランジャ４は電磁コイル２の外側にそれぞれ配置されている。

【0013】

リレー１０のケース１４内には、ソレノイド装置１と２個の接点部５とが収納されており、個々の接点部５は、可動接点５１０を支持する１個の可動接点支持部５１と、固定接点５２０を支持する２個の固定接点支持部５２（５２ａ，５２ｂ）とを備える。プランジャ４を進退動作させることにより、可動接点５１０と固定接点５２０とを接離させている。これにより、可動接点支持部５１を通して２個の固定接点支持部５２ａ，５２ｂの間に電流が流れるオン状態（図６参照）と、電流が流れないオフ状態（図５参照）とを切り替えている。

【0014】

尚、２つのプランジャ４はそれぞれ独立に進退動作できるように構成されており、したがって、２つの接点部５のオンオフ切り換えも、それぞれ独立に行うことが可能である。ここで、上記の「独立に進退動作できる」とは、２つのプランジャ４が一体化されておらず、一方のプランジャ４が進退動作できなくなったとしても、他方のプランジャ４は進退動作できるように構成されていることを意味する。

【0015】

プランジャ４は、軟磁性体からなるコア部４１と、絶縁体からなる当接部４２とを備える。また、電磁コイル２は、導線を筒状に巻回して形成されている。プランジャ４の軸線は、電磁コイル２の中心軸線と平行である。また、ヨーク３は、柱状ヨーク３１と、板状ヨーク３２（第２板状ヨーク）と、２個の吸引ヨーク３６と、底部ヨーク３７（第１板状ヨーク）とからなる。柱状ヨーク３１は円柱状であり、電磁コイル２の巻回中心を貫通するように配されている。また、板状ヨーク３２と底部ヨーク３７の主面は、電磁コイル２の軸線方向（Ｚ方向）に対してそれぞれ直交している。柱状ヨーク３１の、Ｚ方向における接点部５側の端部に板状ヨーク３２が接続されており、反対側の端部に底部ヨーク３７が接続されている。２個の吸引ヨーク３６は、電磁コイル２の径方向外側に配置され、底部ヨーク３７に接触している。

【0016】

また、プランジャ４のコア部４１と吸引ヨーク３６との間には、プランジャ４をＺ方向における可動接点支持部５１側へ押圧するプランジャ押圧部材１１（ばね部材）が設けられている。図６に示すように、電磁コイル２に通電すると電磁コイル２の周囲に磁束Φが発生し、磁束Φは柱状ヨーク３１、板状ヨーク３２、コア部４１、吸引ヨーク３６、底部ヨーク３７を流れる。これによりコア部４１が磁化され、プランジャ押圧部材１１の押圧力に抗してコア部４１が吸引ヨーク３６に吸引される。

【0017】

なお、コア部４１と吸引ヨーク３６には、互いに接触する接触面４１９，３６９が形成されている。コア部４１の接触面４１９は凸状の円錐面であり、吸引ヨーク３６の接触面３６９は凹状の円錐面である。そして、図６に示すように、電磁コイル２への通電を停止すると磁束Φが消滅し、コア部４１が吸引ヨーク３６に吸引されなくなり、プランジャ押圧部材１１の押圧力によりプランジャ４がＺ方向における可動接点支持部５１側へ押圧される。ケース１４の上壁１４０と可動接点支持部５１との間には、可動接点支持部５１をＺ方向における固定接点支持部５２側へ押圧する接点押圧部材１２が設けられている。接点押圧部材１２のばね定数は、プランジャ押圧部材１１のばね定数よりも小さい。

【0018】

図６に示すように、電磁コイル２に通電してプランジャ４を吸引ヨーク３６に引き付けると、接点押圧部材１２の押圧力により可動接点支持部５１がＺ方向に押圧されて、可動接点５１０が固定接点５２０に接触する。これにより、可動接点支持部５１を通じて２個の固定接点支持部５２ａ，５２ｂの間に電流が流れるオン状態となる。また、上述のように電磁コイル２への通電を停止すればプランジャ４が可動接点支持部５１側へ押圧されるので、プランジャ４の当接部４２が可動接点支持部５１に当接し、接点押圧部材１２の押圧力に抗して可動接点支持部５１を上壁１４０側へ移動させる。これにより、可動接点５１０が固定接点５２０より離隔されて、２個の固定接点支持部５２ａ，５２ｂの間に電流が流れないオフ状態となる。

【0019】

なお、リレー１０では、上記オン状態から上記オフ状態に切り替えると可動接点５１０と固定接点５２０との間にアークが発生するため、複数の消弧用磁石１３によりアークに磁界を加え、ローレンツ力でアークを引き伸ばして消弧させる。これにより、固定接点支持部５２ａ，５２ｂ間に流れる電流を迅速に遮断する。また、図６に示すように、リレー１０では、２つのプランジャ４がヨーク３により磁気的に並列接続された構成であるから、電磁コイル２により発生した磁束Φは、ヨーク３内で分岐して２つのプランジャ４に別々に流れる。

【0020】

一方、図７に示すように、板状ヨーク３２は長方形状に形成され、プランジャ４が通る２つのプランジャ挿通孔３４と、これらの間に形成されたヨーク嵌合穴３３０とを有する。ヨーク嵌合穴３３０は円形に形成されており、このヨーク嵌合穴３３０に柱状ヨーク３１が内嵌されている。ヨーク嵌合穴３３０の内周面は、板状ヨーク３２と柱状ヨーク３１とが接続する接続部３３となっている。

【0021】

また、板状ヨーク３２は２つの貫通孔３５を有し、これらの貫通孔３５は、接続部３３とプランジャ挿通孔３４との間にＺ方向へ貫通するよう形成されている。そして、ヨーク嵌合穴３３０とプランジャ挿通孔３４との配列方向（Ｘ方向）と、Ｚ方向との双方に直交する幅方向（Ｙ方向）における貫通孔３５の両側に位置する部分が、電磁コイル２に通電した際に磁気飽和する磁気飽和部３０となっている。この磁気飽和部３０により、コア部４１に流れる磁束Φの量を制限している。また、板状ヨーク３２には、第１磁気飽和部３０ａ〜第４磁気飽和部３０ｄからなる磁気飽和部３０が形成されている。これら４個の磁気飽和部３０のＹ方向における長さは互いに等しいので、４個の磁気飽和部３０に流れる磁束Φの量はそれぞれ等しい。

【0022】

電磁コイル２への通電により発生した磁束Φは、柱状ヨーク３１から接続部３３を通って板状ヨーク３２に入り、分流して４箇所の磁気飽和部３０ａ〜３０ｄを通る。２つのコア部４１のうち一方のコア部４１ａには、第１磁気飽和部３０ａを通った磁束Φ１と、第２磁気飽和部３０ｂを通った磁束Φ２とが流入する。また、他方のコア部４１ｂには、第３磁気飽和部３０ｃを通った磁束Φ３と、第４磁気飽和部３０ｄを通った磁束Φ４とが流入する。このように磁束Φ１と磁束Φ２とは、貫通孔３５ａを迂回して回り込みながら一方のコア部４１ａに流入し、磁束Φ３と磁束Φ４も、貫通孔３５ｂを迂回して回りこみながら他方のコア部４１ｂに流入する。

【0023】

図８に示すように、貫通孔３５は、プランジャ挿通孔３４と同心の円弧状に形成された円弧状面３５０と、該円弧状面３５０に連なりＸ方向に平行な２つの側面３５１，３５２と、該側面３５１，３５２に連なりＹ方向に平行な内側面３５３とを有する。内側面３５３と側面３５１とを接続する接続面３５４と、内側面３５３と側面３５２とを接続する接続面３５５とは、それぞれ円弧状に湾曲している。Ｙ方向における貫通孔３５の長さは、プランジャ挿通孔３４の直径と略等しい。

【0024】

図９に示すように、板状ヨーク３２には、Ｚ方向における吸引ヨーク３６側に突出した円筒状部３９が形成されている。この円筒状部３９の内側がプランジャ挿通孔３４となっている。プランジャ挿通孔３４の直径とコア部４２の直径は略等しい。コア部４２は、プランジャ挿通孔３４の内面に摺接しながら、Ｚ方向に進退動作する。一方、図１１に示すように、固定接点支持部５２はＹ方向に延びており、その一部がケース１４の外側に突出している。このケース１４から突出した部分が、リレー１０の接続端子５２５となっている。

【0025】

可動接点５１０及び固定接点５２０に対してＸ方向に隣接する位置に、上述した消弧用磁石１３が設けられている。また、ケース１４内には、可動接点５１０及び固定接点５２０に対してＹ方向に隣接する位置に消弧室Ｒが形成されている。接点部５をオン状態からオフ状態に切り替えた場合に、可動接点５１０と固定接点５２０との間に発生した上記アークは、消弧用磁石１３の磁界によりＹ方向に引き延ばされ、消弧室Ｒに入って消弧される。

【0026】

次に、リレー１０を用いる回路の構成について説明する。図３に示すように、リレー１０はＤＣＤＣコンバータ６１と直流電源６とを断続するために用いられる。リレー１０は、直流電源６と組み合わされた組電池として提供される。直流電源６は、例えば電気自動車やハイブリッド電気自動車等に搭載されるバッテリであり、電気自動車等の走行駆動用電源を供給する。ＤＣＤＣコンバータ６１は直流電源６の直流電力を変圧する。また、直流電源６には、リレー１０を介して例えば三相モータ／ジェネレータ６８を駆動するインバータ６７が接続されている。この場合、前記モータ／ジェネレータ６８は電気自動車の走行駆動用モータである。したがって、リレー１０は所謂システムメインリレー（ＳＭＲ）である。

【0027】

リレー１０は、上述した２つの接点部５（５ａ，５ｂ）を有し、一方の接点部５ａは、直流電源６の正電極とＤＣＤＣコンバータ６１との間を接続する正側電力ライン６４（電源線）に設けられ、他方の接点部５ｂは、直流電源６の負電極とＤＣＤＣコンバータ６１との間を接続する負側電力ライン６５（電源線）に設けられている。そして、制御回路６２によりリレー１０のオン状態とオフ状態とを切り替えて、直流電源６とＤＣＤＣコンバータ６１との間を断続する。また、リレー１０とＤＣＤＣコンバータ６１との間には、平滑コンデンサ６６が接続されている。

【0028】

なお、リレー１０の接点部５をオンすると、平滑コンデンサ６６には直流電源６からの大きな突入電流が流れ込もうとするが、ＤＣＤＣコンバータ６１は双方向型として構成されており、上記の接点部５のオンに先立って（例えば、イグニッションオンをトリガとして）平滑コンデンサ６６をある程度充電しておく作用を成す。これにより、平滑コンデンサ６６に大きな突入電流が流れることを防止する機能を有している。

【0029】

ここで、上記のように構成されるリレー１０では、電磁コイル２に通電すれば２つのプランジャ４が同時に動作して２つの接点部５を閉じることになる。従来、図３と同様のシステムメインリレーとしては、正側電力ライン６４と負側電力ライン６５とにそれぞれ独立した構成のリレーを配置するのが一般的である。したがって、各リレーの接点が溶着した否かを判定するには、一方のリレーのみをオンさせれば判定できた。
しかしながら、リレー１０を使用した場合には、２つの接点部５を個別にオンオフさせることができないので、接点部５が溶着しているか否かの判定を従来と同様に行うことができない。そのため、従来とは異なる判定方式が必要となっている。以下、これについて説明する。

【0030】

図１に示すように、リレー１０の電磁コイル２には、上述した自動車に搭載される１２Ｖのバッテリ７１の直流電力がスイッチ回路７２を介して供給される。スイッチ回路７２は、例えばバイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴ等で構成され、そのオンオフ制御は制御回路６２によって行われる。そして、本実施形態では、電磁コイル２には、交流重畳部７３（発振器）からの交流信号が、スイッチ回路７４，抵抗素子７５及びコンデンサ７６の直列回路を介して印加されるようになっている。抵抗素子７５及びコンデンサ７６の共通接続点は、後述する交流検出部７７（溶着判定部）の入力端子に接続されている。

【0031】

交流重畳部７３は、例えば周波数数１０ｋＨｚ程度の交流信号を出力する発振回路であり、バッテリ７１の電源より生成された例えば５Ｖ電源で動作する例えばＣＲ発振回路等である。したがって、スイッチ回路７４をオンすることで、リレー１０の電磁コイル２には前記交流信号が印加されることになる。尚、スイッチ回路７４もスイッチ回路７２と同様にトランジスタ等で構成され、そのオンオフ制御は制御回路６２によって行われる。また、上記交流信号は、正弦波信号でも矩形波信号でも良い。そして、交流検出部７７は、電磁コイル２に交流信号が印加された状態で検出される信号（検出信号）のレベルに応じて、リレー１０における可動接点５１０と固定接点５２０との溶着の有無を判定するための信号を制御回路６２に出力する。

【0032】

次に、上記判定の原理について説明する。一般に、リレーコイルのインダクタンスＬは、次式で表される。
Ｌ＝Ｎ^２／Ｒｍ
但し、Ｎはターン数，Ｒｍは磁気抵抗である。リレーにおける磁気抵抗Ｒｍは、可動接点と固定接点との間におけるギャップの有無により変化する。つまり、図４（ａ）に示すように、コイルが発生させる起磁力に対して上記ギャップの有無が可変的な磁気抵抗となる。したがって、上式よりリレーの接点がオンの状態とオフの状態とでインダクタンスＬが変化するので、それに伴いインピーダンスが変化することになる（図４（ｂ）参照）。

【0033】

すなわち、可動接点５１０と固定接点５２０とがオフ（離隔）しておりギャップが存在すれば、磁気抵抗Ｒｍは増大してインダクタンスＬは低下する。逆に、可動接点５１０と固定接点５２０とがオン（接触）しておりギャップが存在しなければ、磁気抵抗Ｒｍは低下するのでインダクタンスＬは上昇する（したがって、図１の電磁コイル２は可変インダクタンスのシンボルで示している）。

【0034】

図１に示しているように、実際の電磁コイル２は抵抗成分Ｒと浮遊容量成分Ｃとを有しているので、交流信号に対してはＬＣ並列共振回路を構成する。したがって、可動接点５１０と固定接点５２０とのオンオフに応じてインピーダンスが変化すると、共振周波数付近における信号振幅レベルが変化する。そこで、交流検出部７７によりその変化を検出する。

【0035】

図２（ａ）において、交流検出部７７は、フィルタ部７８，交流増幅部７９，包絡線検波部８０（信号変換部），フィルタ部８１及び比較部８２で構成されている。フィルタ部７８は、コンデンサ８３及び抵抗素子８４でハイパスフィルタを構成している。ここで、ハイパスフィルタの遮断周波数は、上述した共振周波数付近の信号を通過させるように設定されるが、前記共振周波数を中心とする帯域のみを通過させるバンドパスフィルタを構成しても良い。交流増幅部７９は、オペアンプ８５と、オペアンプ８５の出力端子とグランドとの間に接続される抵抗素子８６及び８７の直列回路とで構成されている。オペアンプ８５の非反転入力端子はコンデンサ８３及び抵抗素子８４の共通接続点に接続され、反転入力端子は抵抗素子８６及び８７の共通接続点に接続されている。

【0036】

包絡線検波部８０は、アノードがオペアンプ８５の出力端子に接続されるダイオード８８と、ダイオード８８のカソードとグランドとの間に接続される抵抗素子８９及びコンデンサ９０の並列回路とで構成されている。次段のフィルタ部８１は、抵抗素子９１及びコンデンサ９２でローパスフィルタを構成しており、抵抗素子９１の両端には入力側に対して逆方向となるようにダイオード９３が接続されている。

【0037】

出力段となる比較部８２は、コンパレータ９４と抵抗素子９５〜９７とで構成され、コンパレータ９４の反転入力端子は抵抗素子９５を介してダイオード９３のアノードに接続されている。また、コンパレータ９４の非反転入力端子は、抵抗素子９６を介して出力端子に接続されると共に、抵抗素子９７を介して閾値電圧が与えられている。

【0038】

次に、本実施形態の作用について説明する。スイッチ回路７２がオフであり、リレー１０の電磁コイル２に直流電力が通電されていない状態でスイッチ回路７４がオンされると、交流重畳部７３が出力する交流信号が電磁コイル２に印加される。図２（ｂ）に示すように、交流増幅部７９の出力端子には検出信号の半波のみが出力されるが、接点部５（接点５ａ，５ｂの少なくとも一方）が溶着していれば最大振幅値は小さくなり、接点部５が溶着していなければ最大振幅値は大きくなる。

【0039】

それに伴い、図２（ｃ）に示すように、包絡線検波部８０の出力側で観測される検波信号のレベルは接点部５が溶着していれば低下し、接点部５が溶着していなければ上昇する。そこで、比較部８２における閾値は、図２（ｃ）に示すレベル差の中間付近に設定しておく。これにより、図２（ｄ）に示す比較部８２の出力信号は、接点部５が溶着していればローレベルとなり、接点部５が溶着していなければハイレベルとなる。したがって、制御回路６２は、判定信号がローレベルとなった場合にリレー１０の接点部５が溶着したと判断して、例えばエラーメッセージを出力する等の処理を行う。

【0040】

以上のように本実施形態によれば、交流検出部７７は、交流重畳部７３が出力する交流信号がリレー１０の電磁コイル２に印加された状態で、検出される信号に基づいて可動接点５１０と固定接点５２０との溶着の有無を判定する。これにより、電磁コイル２のインダクタンスＬと浮遊容量のキャパシタンスＣとによりＬＣ並列共振動作に応じて発生する、検出信号の出力レベルが変化する状態に応じて溶着の有無を判定できる。したがって、リレー１０の電磁コイル２を駆動しない状態において、電流センサを用いることなく、接点溶着の有無が判定可能になる。

【0041】

この場合、交流検出部７７には、発振器７３の出力端子とカップリングコンデンサ７６の一端との間の信号経路，具体的には抵抗素子７５とカップリングコンデンサ７６との共通接続点より検出信号を入力する。そして、交流検出部７７を、検出信号の周波数を含む帯域を通過させるフィルタ部７８と、フィルタ部７８からの出力信号を直流信号に変換する包絡線検波部８０と、その直流信号のレベルを所定の閾値と比較することで溶着判定信号を出力する比較部８２とを備えて構成した。これにより、交流の検出信号を直流信号に変換したレベルの高低に応じて接点溶着の有無を判定できる。

【0042】

また、接点溶着検知システムを、リレー１０が、可動接点５１０，固定接点５２０及びプランジャ４を２組備え、電磁コイル２への通電に伴い２つのプランジャ４を同時に動作させる構造を有するものに適用した。すなわち、２組の可動接点５１０，固定接点５２０を個別に開閉することができないリレー１０について、接点溶着の有無を容易に判定できる。

【0043】

また、リレー１０が、２つのプランジャ４の間に、これらのプランジャが延設される方向と同じ方向に並んで配置される柱状ヨーク３１と、柱状ヨークの一端に連結される底部ヨーク３７と、柱状ヨーク３１の他端に連結されて２つのプランジャ４を動作可能な状態で支持する板状ヨーク３２とを備え、電磁コイル２が柱状ヨーク３１に巻装されているものに適用する。この様な構造を採用すれば、共通の電磁コイル２を駆動して２組の接点部５を開閉するリレー１０を小型に構成できるので、当該リレー１０を含むシステム全体を小型化することができる。

【0044】

加えて、リレー１０を、電気自動車等に搭載されて、２組の接点部５により、走行駆動用電源を供給する直流電源６とＤＣＤＣコンバータ６１との間の正側，負側電力ライン６４，６５を断続するように配置されるものとした。したがって、直流電源６より大きな電力を供給する正側，負側電力ライン６４，６５に配置されるリレー１０の接点溶着を容易に検出できる。

【0045】

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１１に示すように、第２実施形態では、抵抗素子７５の挿入位置と、交流検出部７７の入力端子に接続される位置とが第１実施形態と相違する。すなわち、抵抗素子７５は、電磁コイル２とグランドとの間に接続されており、交流検出部７７の入力端子は、電磁コイル２と抵抗素子７５との共通接続点に接続されている。このように構成した場合も、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0046】

（第３実施形態）
第３実施形態は、リレーにおけるヨーク及びプランジャの形状を変更した例である。図１２及び図１３に示すように、第３実施形態のリレー１００を構成するヨーク４００は、互いに平行な２枚の接離ヨーク４１５，４１６と、２枚の側壁ヨーク４３０とを備え、ヨーク４００内に電磁コイル２ａが設けられている。接離ヨーク４１５，４１６には、Ｚ方向に貫通した貫通孔４７０が形成されている。

【0047】

電磁コイル２ａの中心に、第１固定コア１５０ａと第２固定コア１５０ｂとが一体化した柱状コア１５０（柱状ヨーク）が設けられており、柱状コア１５０の一方の端部が第１固定コア１５０ａであり、他方の端部が第２固定コア１５０ｂである。第２固定コア１５０ｂと側壁ヨーク４３０とは、磁気飽和部４９０によって接続されており、磁気飽和部４９０の最小断面積は、側壁ヨーク４３０又は柱状コア１５０の最小断面積よりも小さい。

【0048】

図１３に示すように、２個のプランジャ４１０ａ，４１０ｂは、その動作方向と直交する方向を含む平面に属する板状に形成されている。第１プランジャ４１０ａは、電磁コイル２ａに対して、柱状コア１５０の軸線方向（Ｚ方向）における一方の側に設けられ、第２プランジャ４１０ｂはＺ方向における他方の側に設けられている。

【0049】

柱状コア１５０には、コイル巻装部材１５１を介して電磁コイル２ａが巻装されている。そして、コイル巻装部材１５１の上端側と第１プランジャ４１０ａとの間、磁気飽和部４９０と第２プランジャ４１０ｂとの間には、それぞれコア側ばね部材１１０ａ，１１０ｂ（第１，第２付勢部材）が配置されている。コア側ばね部材１１０ａ，１１０ｂは、第１，第２プランジャ４１０ａ，４１０ｂを、それぞれ図中の上下方向に付勢している。

【0050】

図１５，図１６に示すように、電磁コイル２ａが通電されると第１及び第２プランジャ４１０ａ，４１０ｂが吸引され、それらの中心部３５０は固定コア１５０に吸引される。すると、磁気飽和部４９０が磁気飽和するようになっている。また、プランジャ４１０ａ，４１０ｂが進退動作することで、プランジャ４１０ａ，４１０ｂの外縁部３６５は、接離ヨーク４１５、４１６の表面に接離する。

【0051】

図１４に示すように、電磁コイル２ａを通電状態にすると磁束Φが発生する。磁束Φの一部は、柱状コア１５０、第１プランジャ４１０ａ、一方の接離ヨーク４１５、側壁ヨーク４３、磁気飽和部４９０からなる第１磁気回路Ｃ１を流れる。また、磁束Φの他の一部は、柱状コア１５０、第１プランジャ４１０ａ、一方の接離ヨーク４１５、側壁ヨーク４３、他方の接離ヨーク４１５、第２プランジャ４１０ｂからなる第２磁気回路Ｃ２を流れる。

【0052】

第１磁気回路Ｃ１を流れる磁束Φは、第１固定コア１５０ａと第１プランジャ４１０ａとの間の第１ギャップＧ１と、第１プランジャ４１０ａと一方の接離ヨーク４１５との間の第３ギャップＧ３とを通過する。また、第２磁気回路Ｃ２を流れる磁束Φは、上記２つのギャップＧ１，Ｇ３に加えて、他方の接離コア４１６と第２プランジャ４１０ｂとの間の第４ギャップＧ４と、第２プランジャ４１０ｂと第２固定コア１５０ｂとの間の第２ギャップＧ２とを通過する。このように、第１磁気回路Ｃ１は第２磁気回路Ｃ２よりもギャップの数が少ないため、第１磁気回路Ｃ１に流れる磁束Φは多く、第２磁気回路Ｃ２に流れる磁束Φは少ない。したがって、第１プランジャ４１０ａには強い磁力が発生し、図１５に示すように第１プランジャ４１０ａが先に吸引される。

【0053】

第１プランジャ４１０ａが吸引されると、上記２つのギャップＧ１，Ｇ３が無くなるので磁気抵抗が低下し、第１磁気回路Ｃ１を流れる磁束Φの量が増加する。また、第１磁気回路Ｃ１の磁束Φは磁気飽和部４９０を通過するため、磁束Φが増加した後、磁気飽和部４９０において磁気飽和する。したがって、磁気飽和部４９０によって、第１磁気回路Ｃ１を流れる磁束Φの量が制限され、代わりに第２磁気回路Ｃ２の磁束Φの量が増加する。これにより、第２プランジャ４１０ｂに発生する磁力が増大し、図１６に示すように、第２プランジャ４１０ｂが第２固定コア１５０ｂに吸引される。

【0054】

尚、図１３等では、第１，第２プランジャ４１０ａ，４１０ｂそれぞれの上面中央部，下面中央部に、それぞれ棒状の絶縁部３００が取り付けられており、各絶縁部３００の上端側，下端側を省略して示しているが、図１７には、第１プランジャ４１０ａ側の絶縁部３００における上端側の構造を示している。リレー１００は、上記の構造がケース１０１内に配置されている。絶縁部３００の上端には、可動接点５１０を支持する可動接点支持部５１が取り付けられており、ケース１０１の上底部（天井部）と可動接点支持部５１との間には、接点側ばね部材１２０が配置されている。接点側ばね部材１２０は、可動接点支持部５１を図中の下方向に付勢している。

【0055】

そして、可動接点支持部５１に対向するように、固定接点５２０を支持する２個の固定接点支持部５２ａ，５２ｂが配置されている。尚、図１７では、固定接点支持部５２ａ，５２ｂをケース１０１内に配置固定するための部材は図示を省略している。したがって、図１４に示すように、電磁コイル２ａが通電されず、第１プランジャ４１０ａが柱状コア１５０に吸引されない状態では、図１７（ａ）に示すように可動接点５１０と固定接点５２０とは離間した状態となる。一方、図１５に示すように、電磁コイル２ａが通電されて第１プランジャ４１０ａが柱状コア１５０に吸引された状態になると、図１７（ｂ）に示すように可動接点５１０と固定接点５２０とは接合した状態となる。

【0056】

尚、第２プランジャ４１０ｂ側は図示しないが、第２プランジャ４１０ｂが図１５の状態から図１６の状態に変位すれば、その変位に応じて可動接点５１０と固定接点５２０とは、離間した状態から接合した状態に移行する。すなわち、リレー１００は、接点部５を計４組備えている。そして、リレー１００の電磁コイル２ａに対しては、第１又は第２実施形態と同様に交流検出部７７が接続されており、同様に電磁コイル２ａに駆動電流を通電することなく各接点部５の溶着が検出可能となっている。

【0057】

以上のように第３実施形態のリレー１００によれば、２組のプランジャ４１０ａ，４１０ｂを、その動作方向と直交する方向を含む平面に属する板状に形成して、夫々が複数の可動接点５１０を動作可能に構成し、電磁コイル２ａへの通電に伴い２つのプランジャ４１０ａ，４１０ｂを動作させる構造を有しているので、より多くの接点部５の離接を行うことができる。そして、このように多くの接点部５を有するリレー１００について、電磁コイル２ａに駆動電流を通電することなく各接点部５の溶着を検出することができる。

【0058】

そして、リレー１００を、電磁コイル２ａが巻装される柱状コア１５０と、電磁コイル２ａコイルの外周部を囲むように配置されるヨーク４００と、柱状コア１５０の一端側にヨーク４００と共に磁気経路を形成する磁気飽和部４９０と、柱状コア１５０の両端に配置されるプランジャ４１０ａ，４１０ｂと、これらを柱状ヨーク１５０の一端面及び他端面からそれぞれ離間させるように付勢する付勢部材１１０ａ，１１０ｂとを備え、プランジャ４１０ａ，４１０ｂに連動して複数の接点部５を離接させるようにした。

【0059】

これにより、電磁コイル２ａに駆動電流を通電することで第１プランジャ４１０ａを先に動作させ、その後に第２プランジャ４１０ｂを動作させることができるので、複数の接点部５を接合させるタイミングを、各プランジャ４１０ａ，４１０ｂ毎に変えることができる。

【0060】

この場合、第１固定コア１５０ａと第２固定コア１５０ｂとを一体化しているので、これらを別々に形成する場合と比べて、コア１５０を小型化することができる。また、部品点数を低減できるため、リレー１００の製造コストを低減することが可能になる。また、第１磁気回路Ｃ１上に磁気飽和部４９０を設けているので、第１プランジャ４１０ａが吸引されて第１磁気回路Ｃ１の磁束Φが増加しても、磁気飽和部４９０によって磁束Φの量を制限することができる。そのため、第２磁気回路Ｃ２に流れる磁束Φの量を増やすことができ、第２プランジャ４１０ｂを確実に吸引できる。

【0061】

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
リレー１０に限ることなく、可動接点，前記固定接点及びプランジャが１組だけの一般的なリレーに適用しても良い。この場合でも、電流センサを用いることなく接点の溶着を判定できるというメリットがある。
また、リレーは、例えば漏電検出器により漏電が検出された場合に、電力線等を遮断するために使用されるものでも良い。
第３実施形態において、可動接点５１０をプランジャ４１０に直接配置し、可動接点５１０に対向する側に固定接点５２０を配置することで、常閉型のリレーを構成しても良い。

【0062】

また、第３実施形態において、１つのプランジャ４１０の動作により離接させる可動接点５１０及び固定接点５２０の組は、３組以上であっても良い。
可動接点５１０を、可動接点支持部５１と一体に、すなわち、可動接点支持部５１の表面の一部を可動接点とするように構成しても良い。
固定接点５２０を上記と同様に、固定接点指示部５２と一体に構成しても良い。

【符号の説明】

【0063】

図面中、２は電磁コイル、４はプランジャ、５は接点部、６は直流電源（バッテリ）、５１０は可動接点、５２０は固定接点、１０はリレー、３１は柱状ヨーク、３２は板状ヨーク（第２板状ヨーク）、３７は底部ヨーク（第１板状ヨーク）、６１はＤＣＤＣコンバータ、６４，６５は正側，負側電力ライン（電源線）、７３は交流重畳部（発振器）、７６はカップリングコンデンサ、７７は交流検出部（溶着判定部）、７８はフィルタ部、８０は包絡線検波部（信号変換部）、８２は比較部を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】