JPH0766733B2

JPH0766733B2 - 継電器の励磁回路

Info

Publication number: JPH0766733B2
Application number: JP60281545A
Authority: JP
Inventors: 健一祖父江; 峰夫尾関; 進一佐々木
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1985-12-14
Filing date: 1985-12-14
Publication date: 1995-07-19
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPS62140330A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、バッテリー車両等に用いられる継電器の励磁
回路に関し、詳しくは、複数の継電器を一つのスイッチ
ング素子だけで励磁するようにしたものである。

〔従来技術〕

第４図に一般的な継電器の励磁回路を示す。第４図にお
いて、継電器の励磁コイル１及びトランジスタ（スイッ
チング素子）３は、電源の高圧側V1と低圧側V0との間に
直列に介挿されている。又、ダイオード７と抵抗素子６
が励磁コイル１と並列に接続されている。

トランジスタ（スイッチング素子）３は、V1-V0の給電
回路を短周期で開閉して励磁電流を調整するチョッパ制
御素子であるとともに、励磁コイルの作動（前記チョッ
パ制御状態）−非作動（長時間の断状態）をも制御する
素子である。即ち、トランジスタ３のオンによって、励
磁コイルに励磁電流が通流する。かかるオン状態又は短
周期での断続状態によって発生する電磁力によって可動
板（可動接点を有する）が電磁石の鉄心に吸引されて可
動接点が接続し、あるいは、オフ時間が長い時は解放さ
れる。又、トランジスタ３をオフすると、励磁電流が遮
断される。

上記において、励磁電流が遮断される際に発生する逆電
圧（サージ電圧）から、トランジスタ３を保護するた
め、ダイオード７及び抵抗素子６より構成される還流回
路によって逆電圧による電流を還流させている。ここに
抵抗素子６は、継電器の離落時間（固定接点と可動接点
が離れることにより、電流が有効に遮断されるまでの時
間をいう）を短縮する素子である。即ち、励磁を終了し
て継電器を離落させる（上記長時間の断状態）ときは、
抵抗６により還流電流をジュール熱に変換して減衰さ
せ、離落時間を短縮している。

しかし、このような継電器の励磁回路ではチョッパ制御
時において、トランジスタ３を高速（上記短周期）でス
イッチングする際にも、励磁電流が遮断され、電流が還
流するから、抵抗６によって生じる電力損失を無視し得
ない。

そこで、例えば特開昭54-131769号公報には、チョッパ
制御時の還流回路での電力損失の低減と、離落時間の短
縮とを同時に行った励磁回路が開示されている。この公
報に示された従来の励磁回路は、励磁コイルとスイッチ
ング素子からなる主回路に対して、該継電器の投入時に
該励磁コイルと閉路をなす一方向抵抗素子からなる第１
の還流回路と、該継電器の離落時に該励磁コイルと閉路
をなす抵抗素子及び一方向性素子からなる第２の還流回
路とを備える。

具体的に説明すると、第５図において、励磁コイル１と
トランジスタ３の主電極間電流通路とは直列に接続さ
れ、高電位端子＋Ｖと低電子端子GNDとの間に介装され
ている。トランジスタ３のベースへは励磁コイル１の通
電を制御するためのパルス信号VI1が導入されるように
なっている。また、励磁コイル１には還流ダイオード７
及び抵抗素子61からなる直列回路が該励磁コイル１と閉
路をなすように接続され、更に、抵抗素子61には、トラ
ンジスタ91によって制御されるトランジスタ90の主電極
間電流通路が並列に接続されている。トランジスタ91は
還流回路を切替えるための制御信号VI2で制御されよう
になっている。

第６図は、上記パルス信号VI1及び制御信号VI2のタイミ
ングチャートを示し、時刻t₀において、図略した制御部
へ継電器投入信号が入力されると（励磁開始）、パルス
信号V1及び制御信号VI2がＨレベルに立ち上がる。パル
ス信号VI1は、t₀‐t₁期間にＨレベルを呈し、トランジ
スタ３を連続して導通させる。また、Ｈレベルの制御信
号VI2によりトランジスタ９が導通される。これにより
大きな励磁電流を励磁コイル１に流して継電器の可動板
が確実に吸引される。

パルス信号VI1は、制御部の指令によりt₁以降パルス列
となる。このt₁以降のパルス信号VI1によりトランジス
タ３はチョッパ駆動されて、上記可動板の吸引状態を維
持可能な小さな励磁電流を励磁コイル１に流す。

制御信号VI2は継電器離落信号が入力される時刻t₂（励
磁終了）までＨレベルを保持する。制御信号VI2がＨレ
ベルの期間t₀‐t₂では、トランジスタ９は導通し、抵抗
素子61を短絡している。このため、t₁‐t₂期間にチョッ
パ動作するトランジスタ３によって励磁コイル１の両端
に生じる逆電圧（高電位端子＋Ｖの電源電圧に対し逆極
性の電圧）は、該逆電圧によりダイオード７が順バイア
スされ、トランジスタ９、ダイオード７及び励磁コイル
１との閉路（第１の還流回路）で緩やかに消勢される。
この閉路では抵抗成分を持たないので電力損失は殆どな
くなる。

制御信号VI2が立ち下がる時刻t₂においてトランジスタ
３は非導通となる。同時に、トランジスタ９は非導通状
態に転移する。従って、時刻t₂において励磁コイル１に
生じる逆電圧は、抵抗素子61、ダイオード７及び励磁コ
イル１との閉路（第２の還流回路）で短時間に消勢され
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、図５に示すような回路構成に基づいて、複数
の継電器を制御することを考える。この複数の継電器を
制御する励磁回路は、一つのスイッチング素子に対し複
数の励磁コイルを接続し、各励磁回路について第１及び
第２の還流回路を設ける。

しかしながら、上述のようにスイッチング素子の主電極
間電流通路に、単純に複数の励磁コイルを接続しただけ
の構成では、各励磁コイルを一斉にチョッパ制御した
り、シーケンシャルにチョッパ制御したりする場合はよ
いが、チョッパ制御の時間がオーバラップする場合、以
下ような不都合がある。

すなわち、先行してチョッパ制御されている第１の励磁
コイルを励磁終了（トランジスタ９を非導通）させない
前に、後続の第２の励磁コイルをチョッパ制御すると、
第１の励磁コイルの励磁終了時に該第１の励磁コイルに
発生する逆電圧が第２の励磁コイルにも重畳するので、
該第２の励磁コイルに接続された第１の還流回路の作用
によって、該第２の励磁コイルに流れる電流が増大さ
れ、該第２の励磁コイルに無用に高い電流が流れて電力
損失が大きくなる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、複
数の継電器をオーバラップ時間を設けてシーケンシャル
に励磁するにあたり、先行する継電器の離落時に発生す
る逆電圧に起因した後続する継電器での電力損失の増大
を回避しつつ各継電器を正確に励磁する継電器の励磁回
路を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための技術的手段〕

上記問題点を解決するため、本発明の継電器の励磁回路
は、パルス信号によって駆動されるスイッチング素子
と、該スイッチング素子の主電極間電流通路に各直列に
接続された複数の励磁コイルと、該各励磁コイル及び該
スイッチング素子のなす電流経路を制御信号に基づいて
断続する各制御素子と、該各制御素子によって通電され
た該励磁コイルと閉路をなすべく該スイッチング素子の
主電極間電流通路に直列に接続された一方向性素子から
なる各第１の還流回路と、該励磁コイル及び制御素子の
接続点と基準電位点との間に介在された抵抗素子及び一
方向性素子の直列回路からなる各第２の還流回路とを具
備している。

上記構成による継電器の励磁回路において、各第１の還
流回路は、チョッパ制御時、制御素子が非導通となる直
後に励磁コイルに発生する逆電圧を電力損失なく消勢す
る。各第２の還流回路は、励磁終了時に制御素子が非導
通とされることによって、該励磁コイルとスイッチング
素子の主電極間電流通路からなる電流経路と抵抗素子及
び一方向性素子の直列回路とが閉路を形成して、励磁コ
イルに発生する逆電圧を短時間に消勢している。

この第２の還流回路によると、該第２の還流回路は、逆
電圧の消勢に際し、スイッチング素子と閉路を成す。す
なわち、発生した逆電圧に基づく電流がスイッチング素
子の主電極間電流通路より該第２の還流回路の一方向性
素子により吸引され、そのとき抵抗素子を流れてジュー
ル熱として消費される。このため、先行してチョッパ制
御された励磁コイルの励磁終了前に後続の励磁コイルを
チョッパ制御しても、その後続の励磁コイルへ流れる逆
電圧依存分の電流は殆ど流れないことになり、先行した
励磁コイルによる後続の励磁コイルへの無用に高い電流
損失の増大を回避できる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例に係る継電器の励磁回路を
示す構成図であり、本励磁回路は、12Vの直流電源20で
作動する励磁コイル1a、1bと、励磁コイル1a、1bの低圧
側に直列に接続され、パルス信号VI1によって制御され
るNPN型トランジスタ３と、励磁コイル1aの高圧側に直
列に接続されるPNP型トランジスタ9aと励磁コイル1bの
高圧側に直列に接続されるPNP型トランジスタ9bと、制
御信号VI2によって制御され、トランジスタ9aを駆動す
るNPN型トランジスタ90aと、制御信号VI3によって制御
され、トランジスタ9bを駆動するNPN型トランジスタ90b
と、励磁コイル1a及びトランジスタ9aに並列に接続され
る還流ダイオード8aを含む第１の還流回路と、励磁コイ
ル1b及びトランジスタ9bに接続される還流ダイオード8b
を含む第１の還流回路と、励磁コイル1a及びトランジス
タ３に並列に接続されてトランジスタ9aのオフ時に閉回
路を構成する還流ダイオード及び抵抗素子からなる第２
の還流回路6aと、同様に励磁コイル1b及びトランジスタ
３に並列に接続される第２の還流回路6bと、デジタルコ
ンピュータ50とから構成される。

デジタルコンピュータ50は、外部から、継電器1aの投入
信号、離落信号及び継電器1bの投入信号、離落信号を入
力し、トランジスタ３のベースに与えるパルス信号VI
1、トランジスタ90aのベースに与える制御信号VI2、ト
ランジスタ90bのベースに与える制御信号VI3を出力す
る。パルス信号VI1,VI2,VI3は、各々、高レベル信号
（以下Ｈ信号という）で、各トランジスタをオン状態と
し、低レベル信号（以下Ｌ信号という）でオフ状態とす
るものである。

以下、上記継電器100a,100bの励磁回路の作用を第２
図，第３図を参照して説明する。第２図は、デジタルコ
ンピュータ50における処理を示すフローチャートであ
り、第３図は、パルス信号VI1、制御信号VI2、制御信号
VI3の変化を示すタイミングチャートである。

第２図に示すようにデジタルコンピュータ50は、電源オ
ンにより、本実施例回路における制御信号の処理を実行
スタートする（S100）。次に、初期状態を設定する（S1
02）。

今、継電器100aの投入信号が、デジタルコンピュータ50
に入力されると（S104）、トランジスタ90aの制御信号V
I2をＨ信号とする（S106,時刻t₀）。従って、トランジ
スタ90a、9aは、オン状態となる。即ち第１の還流回路8
a側に切替る。次に、可動板吸引判別フラグから可動板
が既に電磁石に吸引されたか否かを判断し（既に吸引さ
れている時は１、未だ吸引されていない時はφとする）
（S114）、該フラグの内容がφであるときは、所定時間
VI1のＨ信号を継続して、大きな励磁電流を流す（S116,
t₀‐t₁）。

この時、励磁コイル1aには、トランジスタ9a、トランジ
スタ３を介して励磁電流が通流し、この励磁電流によっ
て発生する電磁力によって可動板が電磁石の鉄心に吸引
される。

トランジスタ３のパルス信号VI1の断続的Ｈ信号が終了
した時（尚、この時前記可動板吸引フラグを１とす
る）、継電器100aの可動板は電磁石の鉄心に保持され可
動接点と固定接点は接続されている。以後、保持動作を
継続するためには、比較的小さな電磁力で足りるため、
トランジスタ３のパルス信号VI1はチョッパ信号となる
（S118,t₁〜）。

チョッパ信号は、一定のデューティサイクルをもつＨ信
号とＬ信号とのくり返しであり、トランジスタ３は、タ
ーンオンとターンオフを一定周期でり返し、チョッピン
グを行なう。ここにおいてトランジスタ３のチョッピン
グによって生じる逆電圧による電流は励磁コイル1aの低
圧側、第１の還流回路8a、トランジスタ9aによる閉路を
還流する。尚、継電器100b側についても同様である。
（S108〜S118）今、継電器100aを先行して励磁し、継電器100bを後続し
て励磁する場合、継電器100aの離落信号がデジタルコン
ピュータ50に入力されると（S120）、トランジスタ90a
の制御信号VI2をＬ信号として（S122,t₅）、トランジス
タ90a、したがってトランジスタ9aをオフ状態として第
２の還流回路6a側に切替る。

この第２の還流回路6aは、トランジスタ３と閉路を成
し、トランジスタ9aがオフした時に励磁コイル1aに発生
する逆電圧に基づく電流を吸引し、そのとき該電流を抵
抗素子によりジュール熱として消費させる。このため、
励磁コイル1bへ流れる逆電圧依存分の電流は殆ど流れな
いことになる。このジュール熱として消費される逆電圧
依存分の電流は、パルス信号VI1に基づくトランジスタ
３の導通期間に消勢される。なお、励磁コイル1bを励磁
終了する場合は、トランジスタ３をトランジスタ9bに遅
れてオフ状態とするべく、トランジスタ３のパルス信号
VI1をトランジスタ9bの制御信号VI3よりワンパルス分だ
け遅くＬ信号としている（ステップ130,T＝t₆〜t₇）。

〔発明の効果〕

本発明に係る継電器の励磁回路によれば、先行する励磁
コイルからの逆電圧の消勢に際し、スイッチング素子と
閉路を成す第２の還流回路を設けたので、発生した逆電
圧依存電流がスイッチング素子の主電極間電流通路より
該第２の還流回路の一方向性素子により吸引され、その
とき抵抗素子を流れてジュール熱として消費される。こ
のため、先行してチョッパ制御された励磁コイルの励磁
終了前に後続の励磁コイルをチョッパ制御しても、その
後続の励磁コイルへ流れる逆電圧依存分の電流は殆ど流
れないことになり、先行した励磁コイルによる後続の励
磁コイルへの無用な電流損失の増大を回避し、チョッピ
ング用スイッチング素子により複数の励磁コイルをチョ
ッパ制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る継電器の励磁回路の構成図であ
る。第２図は、実施例回路におけるデジタルコンピュー
タ50の処理の順序を示すフローチャートである。第３図
はパルス信号VI1、制御信号VI2、VI3の変化を示すタイ
ミングチャートである。第４図は一般的な励磁回路を示
す構成図である。第５図は従来の励磁回路を示す構成図
である。第６図は第５図の動作を示すタイミングチャー
トである。１は励磁コイル、３はスイッチング素子、５は制御部、
6a,6bは第２の還流回路、8a,8bは還流ダイオード（第１
の還流回路）、9a,9bは制御素子である。なお、各図で
共通乃至同等に動作する構成要素には共通の符号を付
す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス信号によって駆動されるスイッチン
グ素子と、該スイッチング素子の主電極間電流通路に各直列に接続
された複数の励磁コイルと、該各励磁コイル及び該スイッチング素子のなす電流経路
を制御信号に基づいて断続する各制御素子と、該各制御素子によって通電された該励磁コイルと閉路を
なすべく該スイッチング素子の主電極間電流通路に直列
に接続された一方向性素子からなる各第１の還流回路
と、該励磁コイル及び該制御素子の接続点と基準電位点との
間に介在された抵抗素子及び一方向性素子の直列回路か
らなる各第２の還流回路とを具備したことを特徴とする
継電器の励磁回路。