JP2008152987A - バイパススイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】大電流容量の蓄電池に用いる大きな電流に対しても閉路動作を速やかに行うことができ、振動や衝撃の加わるような状況下でも誤動作が発生し難いバイパススイッチを提供する。
【解決手段】間隔を設けて固定された一対の固定導体と、一対の固定導体に対し垂直な方向に所定の間隙をもって配置され、加圧装置により駆動され一対の固定導体間を接続する可動導体とからなるスイッチ部と、一対の金属プレートではんだを挟んだ積層体とこの積層体の積層方向に積み重ねられた複数の半導体素子群とを有し、積層体と複数の半導体素子群とが積層方向に加圧された熱作動装置とを備え、各半導体素子群における一方の端子側と第１の固定導体とを接続する接続導体と各半導体素子群における他方の端子側と第２の固定導体とを接続する接続導体とにより、各半導体素子群が一対の固定導体間に並列接続されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数のセルが接続された蓄電池において、故障によって高抵抗状態あるいは開路状態になったセルを短絡する機能を備えたバイパススイッチに関するものであり、特に電流に応答するバイパススイッチに関するものである。

複数のセルが直列接続された蓄電池では、１つのセルが高抵抗状態あるいは開路状態になるといった故障の場合、蓄電池全体が使用不可能となる。１つのセルが高抵抗状態あるいは開路状態になることにより蓄電池全体が使用不可能となることを防止する方策として、各セルにダイオードを並列接続し、セルが故障した時のダイオードの発熱をトリガとして故障セルを短絡するバイパススイッチを設けることが提案されている。

このようなバイパススイッチとして、セルが正常な時は、固定側接点と、この固定側接点に対して所定の隙間を保持してピンで固定部に取り付けられた可動側接点とで開路を形成し、セルの故障時には、ダイオードの熱を熱伝導基部から形状記憶金属棒に伝導し、形状記憶金属棒を伸長させて可動側接点を押してピンを剪断するとともに、可動側接点を移動させて固定側接点と接触させて閉路を形成するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２０１３６５号公報（第３−６頁、図１−図３）

上記、従来のパイパススイッチにあっては、形状記憶金属棒の伸長によって接点を押さえつける構造であるので、可動側接点が固定側接点と接触するのに必要な距離以上に形状記憶金属棒の変化（伸び）量が必要であり、形状記憶金属棒の全長が長くなり、熱伝導基部も大きくなり、その結果、熱伝導基部および形状記憶金属棒の熱容量が大きくなる。このため、形状記憶金属棒を加熱するのに時間がかかり、速やかな閉路動作ができないという問題点があった。また、常時は開路とするために可動側接点を固定部の孔にピンで保持しているので、振動や衝撃の加わるような状況下での使用においては誤動作が発生しやすいという問題点があった。

この発明は、上記のような問題を解決するものであり、振動や衝撃の加わるような状況下でも誤動作が発生し難くいとともに、半導体の発熱量が大きく閉路動作が速やかに行われるバイパススイッチを提供することを目的とする。

本発明に係るバイパススイッチは、間隔を設けて固定された第１の固定導体と第２の固定導体とからなる一対の固定導体と、一対の固定導体に対し垂直な方向に所定の間隙をもって配置され、一対の固定導体に対する垂直な方向に駆動されることにより一対の固定導体間を接続する可動導体とを有するスイッチ部と、可動導体を一対の固定導体に対する垂直方向に加圧する加圧装置と、第１の金属プレートと第２の金属プレートとではんだを挟んだ積層体と、この積層体の積層方向に積み重ねられた通電により発熱する複数の半導体素子群とを有し、積層体と複数の半導体素子群とが、可動導体に接続されたシャフトを介して加圧装置から圧力が加えられた熱作動装置とからなり、熱作動装置が、各半導体素子群の一方の端子側と第１の固定導体とを接続する接続導体と、各半導体素子群の他方の端子側と第２の固定導体とを接続する接続導体とを備え、各半導体素子群が一対の固定導体間に並列接続されているものである。

本発明に係るバイパススイッチによれば、接点の開路保持時における振動や衝撃による誤動作が防止でき、また、蓄電池セルの故障発生時に大きな電流を流すことができ、電流容量の大きな蓄電池セルに用いることが可能であるとともに、熱作動装置に用いた半導体素子群からの発熱量が大きく、故障セルのバイパスを非常に短時間にできるとの効果が得られる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るバイパススイッチを示す断面図である。
図１に示すように、本実施の形態のバイパススイッチは、絶縁材料からなるケース１と、ケース１に所定の間隔を設けて固定された第１の固定導体２１と第２の固定導体２２とからなる一対の固定導体と、この一対の固定導体の間隙に対して一対の固定導体の垂直な方向に所定の間隙をもって配置され、この一対の固定導体に対して垂直な方向に駆動されることにより第１の固定導体２１と第２の固定導体２２間とを接続する可動導体２３とを有するスイッチ部を備えている。

可動導体２３の一方側には、一対の固定導体の間隙を挿通し、熱作動装置１０に接触するシャフト６１が設けられており、可動導体２３の他方側には、直列に配置された可動導体２３とシャフト６１と熱作動装置１０とを、一対の固定導体に対する垂直方向に加圧するコイルバネ等で構成される加圧装置８１が設けられている。

熱作動装置１０には、電流が流れることによって発熱する半導体素子としての第１のダイオード４１と第２のダイオード４２と第３のダイオード４３と第４のダイオード４４と、第１の金属プレート５１と第２の金属プレート５２とではんだ５３を挟んだ積層体とが設けられている。
すなわち、熱作動装置１０は、第１の接続導体３１と、第１のダイオード４１と、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とをチェックするダイオードチェック端子７１と、第２のダイオード４２と、第１の金属プレート５１と、はんだ５３と、第２の金属プレート５２と、第３の接続導体３３と、第３のダイオード４３と、第３のダイオード４３と第４のダイオード４４とをチェックするダイオードチェック端子７２と、第４のダイオード４４と、第２の接続導体３２とが、上記の順に積層されている。
そして、熱作動装置１０は、可動導体２３とシャフト６１とを介して、加圧装置８１により加圧され、電気的な導通が維持されている。

第１の接続導体３１と第２の接続導体３２とは第１の固定導体２１に接続されており、第３の接続導体３３は第２の固定導体２２に接続されている。
すなわち、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とからなる第１のダイオード直列接続体（半導体素子群）における一方の端子側と、第４のダイオード４４と第３のダイオード４３とからなる第２のダイオード直列接続体（半導体素子群）における一方の端子側とが、第１の固定導体２１と導通している。第１のダイオード直列接続体（半導体素子群）における他方の端子側と第２のダイオード直列接続体（半導体素子群）における他方の端子側とが、第２の固定導体２２と導通している。
つまり、熱作動装置１０は、第１の接続導体３１、第１のダイオード４１、第２のダイオード４２、第１の金属プレート５１、はんだ５３、第２の金属プレート５２、第３の接続導体３３の順に電流が通る第１の電流経路と、第２の接続導体３２、第４のダイオード４４、第３のダイオード４３、第３の接続導体３３の順に電流が通る第２の電流経路とを備え、この第１の電流経路と第２の電流経路とが、第１の固定導体２１と第２の固定導体２２と可動導体２３とからなるスイッチ部に、並列に接続されている。
すなわち、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とでなる半導体素子群、および、第４のダイオード４４と第３のダイオード４３とでなる半導体素子群が、第１の固定導体２１と第２の固定導体２２との間に並列に接続されている。
そして、バイパススイッチは、ケース１と加圧装置８１とスイッチ部と熱作動装置１０とから形成されている。

また、ダイオードチェック端子７１は、固定導体２１との間の電圧を測定することにより第１のダイオード４１が正常に機能していることを確認し、固定導体２２との間の電圧を測定することにより第２のダイオード４２が正常に機能していることを確認するものである。同様に、ダイオードチェック端子７２は、固定導体２２との間の電圧を測定することにより第３のダイオード４３が正常に機能していることを確認し、固定導体２１との間の電圧を測定することにより第４のダイオード４４が正常に機能していることを確認するものである。

本実施の形態では、第１の接続導体３１と第２の接続導体３２と第３の接続導体３３とには、断面積が小さく、導体長が長く、可とう性を備えたリボン導体を用いている。また、ダイオードチェック端子７１およびダイオードチェック端子７２も可とう性を備えた導体が用いられる。そして、第１の固定導体２１と第２の固定導体２２と可動導体２３とには電気伝導性が良好な銅、または銅合金を使用することが好ましい。

図２は、本実施の形態のバイパススイッチを蓄電池セルに並列に接続した回路図である。図２に示したように、バイパススイッチにおける熱作動装置とスイッチ部とからなる並列回路が、蓄電池セル１００に並列接続されている。図２では、１つの蓄電池セル１００に１つのバイパススイッチが接続されているが、実際には、直列接続された蓄電池セル１００のそれぞれにバイパススイッチが接続される。

次に、本実施の形態に係わるバイパススイッチの動作について説明する。
図２に示すように、バイパススイッチを蓄電池セル１００に接続すると、蓄電池セル１００が正常な状態では、第１のダイオード４１、第２のダイオード４２、第３のダイオード４３、第４のダイオード４４の各ダイオードとも逆電圧が加わるため電流が流れることがなく、バイパススイッチは作動しない。
しかし、蓄電池セル１００が故障して高抵抗状態あるいは開路状態になると、熱作動装置１０は、半導体素子群である第１のダイオード４１と第２のダイオード４２、および、半導体素子群である第３のダイオード４３と第４のダイオード４４に順電流が流れて、各ダイオードが発熱する。
そして、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とで発生した熱は第１の金属プレート５１に伝導してはんだ５３を加熱し、第３のダイオード４３と第４のダイオード４４とで発生した熱は第２の金属プレート５２に伝導して、やはり、はんだ５３を加熱する。すなわち、はんだ５３は、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とで発生した熱および第３のダイオード４３と第４のダイオード４４とで発生した熱により溶融される。

熱作動装置１０は、加圧装置８１により、可動導体２３とシャフト６１とを介して加圧されているので、はんだ５３が溶融すると、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２と第１の金属プレート５１とが、積層方向の下方へ移動する。それに伴い、スイッチ部の可動導体２３が、加圧装置８１により加圧される方向に移動し、第１の固定導体２１と第２の固定導体２２とに接触して、第１の固定導体２１と第２の固定導体２２とが電気的に低抵抗の状態で接続される。すなわち、バイパススイッチにより、異常な蓄電池セル１００間を短絡するバイパス回路が形成され、蓄電池全体が使用不可能になるのを防止する。

本実施の形態のバイパススイッチでは、第１の接続導体３１と第２の接続導体３２と第３の接続導体３３とに用いられたリボン導体の断面積が小さいので、各ダイオード４１，４２，４３，４４で発生した熱が各接続導体３１，３２，３３を介して熱作動装置１０の外部へ逃げる量を極めて小さくでき、熱作動装置１０の加熱効率の低下を防止できる。
また、第１の接続導体３１に可とう性を有するリボン導体が用いられているので、はんだ５３の溶融にともなって熱作動装置１０が垂直方向へ変位しても、第１の接続導体３１は、その変位に追随し熱作動装置１０と第１の固定導体２１との導通状態が切断されるのを防止できるとともに、はんだ５３の溶融にともなう第１のダイオード４１と第２のダイオード４２と第１の金属プレート５１が垂直方向へ変位するのを妨げることがない。
また、ダイオードチェック端子７１にも可とう性を有する導体が用いられているので、はんだ５３の溶融にともなって熱作動装置１０の可動部が垂直方向へ変位しても、ダイオードチェック端子７１が切断されるのを防止できる。

また、ケース１には、絶縁材料が用いられているので熱伝導率が小さく、熱作動装置１０の熱がケース１の外部に逃げ出る量が極めて少ない。すなわち、はんだ５３を加熱する加熱効率が優れた熱作動装置１０を実現でき、蓄電池セル１００の故障後、速やかにはんだ５３が溶融し、バイパススイッチが速やかに作動する。
また、第１の金属プレート５１と第２の金属プレート５２との熱容量の合計を、はんだ５３の熱容量より大きくすることが好ましい。このようにすることにより、可動導体２３が各固定導体２１，２２と接触し、ダイオードに電流が流れなくなっても、大きな熱量容量の金属プレートによりはんだを最後まで溶融し、可動導体２３と各固定導体２１，２２との接点に十分な荷重がかかり、接点の接触抵抗を小さくできる。
また、はんだ５３の厚さは、可動導体２３と各固定導体２１，２２との垂直方向の隙間寸法よりも大きくする。例えば、可動導体２３と各固定導体２１，２２との隙間寸法が２ｍｍの場合、はんだ５３の厚さは、例えば、３ｍｍというように２ｍｍを超える値に設定する。
本実施の形態では、第１の固定導体２１と第２の固定導体２２と可動導体２３とには接点金属が別に取り付けられているが、第１の固定導体２１と第２の固定導体２２と可動導体２３の各々が接触部を備えた一体部品で形成してもよい。

本実施の形態のバイパススイッチは、第１の固定導体２１、第２の固定導体２２と可動導体２３との隙間寸法を超える厚みのはんだ５３が溶融することにより可動導体２３が垂直方向に変位して各固定導体２１，２２と可動導体２３とが接触し、バイパススイッチが作動する構成であるので、振動や衝撃が加わるような状況下でも誤動作の発生が防止できる。
さらに、本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０が、第１の接続導体３１、第１のダイオード４１、第２のダイオード４２、第１の金属プレート５１、はんだ５３、第２の金属プレート５２、第３の接続導体３３の順に電流が通る第１の電流経路と、第２の接続導体３２、第４のダイオード４４、第３のダイオード４３、第３の接続導体３３の順に電流が通る第２の電流経路とを備え、この第１の電流経路と第２の電流経路とが、並列に第１の固定導体２１と第２の固定導体２２との間に接続されているため、本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０の電流経路が１つのものと比べて、より大きな電流を流すことができ、電流容量の大きな蓄電池セルに用いることができる。
また、ダイオードが並列に接続されている熱作動装置１０は、一般的にはダイオードの順方向抵抗の負の温度特性によって、電流のアンバランスが生じやすいが、本実施の形態におけるバイパススイッチの構成では、断面積の小さいリボン導体で熱作動装置１０が断熱された構成となっているため、各ダイオードの温度が均一になりやすく、それぞれの電流経路に流れる電流のアンバランスは発生しにくい。

本実施の形態では、第３の接続導体３３が第２の金属プレート５２と第３のダイオード４３との間に配置されているが、第２のダイオード４２と第１の金属プレート５１との間、第１の金属プレート５１とはんだ５３との間、はんだ５３と第２の金属プレート５２との間のいずれかに配置されていてもよい。例えば第３の接続導体３３が第２のダイオード４２と第１の金属プレート５１との間に配置されている場合、第１の接続導体３１、第１のダイオード４１、第２のダイオード４２、第３の接続導体３３の順に電流が通る第１の電流経路と、第２の接続導体３２、第４のダイオード４４、第３のダイオード４３、第２の金属プレート５２、はんだ５３、第１の金属プレート５１、第３の接続導体３３の順で電流が通る第２の電流経路を形成することになり、同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、１つの電流経路に２個のダイオードからなる半導体素子群を使用した場合を示したが、さらに多くのダイオードからなる半導体素子群を用いてもよく、ダイオードの数を増やすことにより、発熱量が増加し、さらに速くバイパススイッチが作動するようになる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係るバイパススイッチを示す断面図である。
図３に示すように、本実施の形態のバイパススイッチは、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２との機能を確認するダイオードチェック端子と、第３のダイオード４３と第４のダイオード４４との機能を確認するダイオードチェック端子とが接続された一つのダイオードチェック端子７３を用いた以外、実施の形態１のバイパススイッチと同様であり、実施の形態１のバイパススイッチと同様な効果を有する。
本実施の形態のバイパススイッチは、ダイオードチェック端子７３と固定導体２１との間の電圧を測定することにより、第１のダイオード４１と第４のダイオード４４とが正常に機能していることが確認でき、ダイオードチェック端子７３と固定導体２２との間の電圧を測定することにより、第２のダイオード４２と第３のダイオード４３とが正常に機能していることが確認できる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係るバイパススイッチを示す断面図である。
図４に示すように、本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０に、電流が流れることによって発熱する半導体素子である第１のダイオード４１と第２のダイオード４２と第３のダイオード４３と第４のダイオード４４と第５のダイオード４５と第６のダイオード４６、および、第１の金属プレート５１と第２金属プレート５２とではんだ５３を挟んだ積層体が、直列に設けられている。
すなわち、本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０において、第１の接続導体３１と、第１のダイオード４１と、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とをチェックするダイオードチェック端子７１と、第２のダイオード４２と、第３の接続導体３３と、第３のダイオード４３と、第１の金属プレート５１と、はんだ５３と、第２の金属プレート５２と、第３のダイオード４３と第４のダイオード４４とをチェックするダイオードチェック端子７２と、第４のダイオード４４と、第２の接続導体３２と、第５のダイオード４５と、第５のダイオード４５と第６のダイオード４６とをチェックするダイオードチェック端子７４と、第６のダイオード４６と、第４の接続導体３４とが、上記の順に積層され、第１の接続導体３１と第２の接続導体３２とが第１の固定導体２１に接続され、第３の接続導体３３と第４の接続導体３４とが第２の固定導体２２に接続されていること以外、実施の形態１のバイパススイッチと同様である。

本実施の形態のバイパススイッチでは、熱作動装置１０が、第１の接続導体３１、第１のダイオード４１、第２のダイオード４２、第３の接続導体３３の順に電流が通る第１の電流経路と、第２の接続導体３２、第４のダイオード４４、第２の金属プレート５２、はんだ５３、第１の金属プレート５１、第３のダイオード４３、第３の接続導体３３の順に電流が通る第２の電流経路と、第２の接続導体３２、第５のダイオード４５、第６のダイオード４６、第４の接続導体３４の順に電流が通る第３の電流経路とを備え、これらの第１の電流経路と第２の電流経路と第３の電流経路とが、並列に第１の固定導体２１と第２の固定導体２２との間に接続されている。
すなわち、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とでなる半導体素子群、第４のダイオード４４と第３のダイオード４３とでなる半導体素子群、および第５のダイオード４５と第６のダイオード４６とでなる半導体素子群が、並列に第１の固定導体２１と第２の固定導体２２との間に接続されている。
そのため、本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０の電流経路が２本のものと比べてさらに大きな電流を流すことができ、電流容量のさらに大きな蓄電池セルでのバイパス動作が可能になる。
本実施の形態では、並列に設ける電流経路が３本のものを示したが、バイパススイッチのケース内に収めることができるならば、電流経路を３本以上設けても良い。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係るバイパススイッチを示す断面図である。
図５に示すように、本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０において、第１の接続導体３１と、第１のダイオード４１と、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とをチェックするダイオードチェック端子７１と、第２のダイオード４２と、第３の接続導体３３と、第３のダイオード４３と、第３のダイオード４３と第４のダイオード４４とをチェックするダイオードチェック端子７２と、第４のダイオード４４と、第１の金属プレート５１と、はんだ５３と、第２の金属プレート５２と、第２の接続導体３２とが、上記の順に積層されている以外、実施の形態１のバイパススイッチと同様である。

すなわち、本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０が、第１の接続導体３１、第１のダイオード４１、第２のダイオード４２、第３の接続導体３３の順に電流が通る第１の電流経路と、第２の接続導体３２、第２の金属プレート５２、はんだ５３、第１の金属プレート５１、第４のダイオード４４、第３のダイオード４３、第３の接続導体３３の順に電流が通る第２の電流経路とを備え、この第１の電流経路と第２の電流経路とが、並列に第１の固定導体２１と第２の固定導体２２との間に接続されている。
つまり、実施の形態１と同様に、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とでなる半導体素子群、および、第４のダイオード４４と第３のダイオード４３とでなる半導体素子群が、第１の固定導体２１と第２の固定導体との間に並列に接続されている。
そのため、本実施の形態のバイパススイッチも、熱作動装置１０の電流経路が１本のものと比べてより大きな電流を流すことができ、熱作動装置１０の電流経路が１つのものと比べてより大きな電流を流すことができ、電流容量の大きな蓄電池セルに用いることができる。
本実施の形態では、第１の金属プレート５１と第２の金属プレート５２とではんだ５３を挟んだ積層体が、第１〜第４のダイオード４１，４２，４３，４４で構成された半導体素子群の下側に配置された構成となっているが、上記積層体が第１〜第４のダイオードで構成された半導体素子群の上側に配置されても同様の効果が得られる。

実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５に係るバイパススイッチを示す断面図である。
図６に示すように、本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０に、第１の金属プレート５１と第２の金属プレート５２とではんだ５３を挟んだ積層体と、第１の金属プレート５１に接して並列に設けられた第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とでなる半導体素子群と、第２の金属プレート５２に接続し並列に設けられた第３のダイオード４３と第４のダイオード４４とでなる半導体素子群とを備えている。
すなわち、本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０において、第１の接続導体３１と、この第１の接続導体３１に接し並列に設けられた第１のダイオード４１および第２のダイオード４２と、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とに同一面で接する第１の金属プレート５１と、はんだ５３と、第２の金属プレート５２と、第１〜第４のダイオード４１，４２，４３，４４をチェックするダイオードチェック端子７１と、このダイオードチェック端子７１に接して並列に設けられた第３のダイオード４３および第４のダイオード４４と、第３のダイオード４３および第４のダイオード４４とに接続された第３の接続導体３３とが、上記の順に積層され、加圧装置からの加圧力を並列に並べられたダイオードに均一に加えるシャフト６２を備えている以外、実施の形態１のバイパススイッチと同様である。

本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０が、第１の接続導体３１、並列に設けられた第１のダイオード４１および第２のダイオード４２、第１の金属プレート５１、はんだ５３、第２の金属プレート５２、第３の接続導体３３に並列に接続された第３のダイオード４３および第４のダイオード４４、第３の接続導体３３の順に通る電流経路が形成されている。
そして、熱作動装置１０の作動時には、電流は、第１の接続導体３１から並列に設けられた第１のダイオード４１と第２のダイオード４２の各々を通り、第１の金属プレート５１で合流する。この合流した電流は、並列に設けられた第３のダイオード４３と第４のダイオード４４の各々を通り、第３の接続導体５３で合流し、各ダイオードを発熱させる。
すなわち、本実施の形態のバイパススイッチは、第１〜第４のダイオード４１，４２，４３，４４の発熱によりはんだ５３を溶融するので、実施の形態１のバイパススイッチと同様な効果を有する。
本実施の形態では、並列に設置したダイオードを２個としたが、３個以上であってもよい。

実施の形態６．
図７は、本発明の実施の形態６に係るバイパススイッチを示す断面図である。
図７に示すように、本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０において、第１のダイオード４１と第２のダイオード４２とを並列に配置した半導体素子群と、第３のダイオード４３と第４のダイオード４４とを並列に配置した半導体素子群とが２段積みにされ、この２段積みされた半導体素子群が、第１の金属プレート５１と第２金属プレート５２とではんだ５３を挟んだ積層体における第１の金属プレート５１の面に接して設けられた以外、実施の形態５のバイパススイッチと同様である。

本実施の形態のバイパススイッチは、熱作動装置１０の作動時には、電流が、第１の接続導体３１から並列に設けられた第１のダイオード４１と第２のダイオード４２との各々を通り、ダイオードチェック端子７１で合流し、この合流した電流が並列に設けられた第３のダイオード４３と第４のダイオード４４との各々を通り、第１の金属プレート５１で合流する。そして、合流した電流は、はんだ５３と第２の金属プレート５２を通過して第３の接続導体３３に流れ、各ダイオードを発熱させる。
そして、本実施の形態のバイパススイッチは、実施の形態５のバイパススイッチと同様な効果を有する。
本実施の形態では、第１の金属プレート５１と第２の金属プレート５２とではんだ５３を挟んだ積層体が、上記２段積みされた半導体素子群の下側に配置された構成となっているが、上記積層体が上記２段積みされた半導体素子群の上側に配置されても同様の効果が得られる。

実施の形態７．
本実施の形態のバイパススイッチは、実施の形態１のバイパススイッチにおいて、熱作動装置１０の第１の接続導体３１と第２の接続導体３２との電気抵抗値Ｒｓを同じになるようにしている。また、電気抵抗値Ｒｓは、Ｒｓ＝Ａ×Ｖｆ／Ｉｍａｘと規定されている。ここで、Ｖｆは半導体素子であるダイオード１つあたりに最大電流Ｉｍａｘが流れた場合のダイオードの順方向電圧あり、Ａは係数で一般的に０．５〜１０の範囲のいずれかである。
ここで、電気抵抗値Ｒｓが同じであり、上記のように規定された電気抵抗値Ｒｓを有する第１の接続導体３１と第２の接続導体３２とを実現するため、本実施の形態では、各接続導体における、長さ、断面積、接続導体に用いる材料の導電率の、少なくとも一つを調整している。

本実施の形態のバイパススイッチは、第１の接続導体３１と第２の接続導体３２との電気抵抗値Ｒｓが同じであり、且つ、Ｒｓが最大電流が流れた場合におけるダイオードの抵抗値の０．５〜１０倍であるので、並列に接続された各ダイオードに流れる電流をほぼ同じにでき、過電流を防止できる。

実施の形態８．
図８は、本発明の実施の形態８に係るバイパススイッチを示す断面図である。
図８に示すように、本実施の形態のバイパススイッチは、実施の形態１で記した第３の接続導体３３が第１の金属プレート５１とはんだ５３との間に設けられた熱作動装置１０において、第１の金属プレート５１と第２の金属プレート５２との電気抵抗値Ｒｍが同じになるようにしているとともに、電気抵抗値Ｒｍが、Ｒｍ＝Ｂ×Ｖｆ／Ｉｍａｘと規定されている。ここで、Ｖｆは半導体素子であるダイオード１つあたりに最大電流Ｉｍａｘが流れた場合のダイオードの順方向電圧あり、Ｂは係数で一般的に０．５〜１０の範囲のいずれかである。

電気抵抗値Ｒｍが同じであり、上記のように規定された電気抵抗値Ｒｍを有する第１の金属プレート５１と第２の金属プレート５２とを実現するため、本実施の形態では第１の金属プレート５１も第２の金属プレート５２も、その電流が流れる方向に対する垂直な面の面積を局所的に小さくしたり、その厚さを厚くしている。
本実施の形態のバイパススイッチは、第１の金属プレート５１と第２の金属プレート５２との電気抵抗値Ｒｍが同じであり、且つ、Ｒｍが最大電流が流れた場合におけるダイオードの抵抗値の０．５〜１０倍であるので、並列に接続された各ダイオードに流れる電流をほぼ同じにでき、過電流を防止できる。
本実施の形態では、はんだ５３を挟む第１のプレートと第２のプレートに金属を用いているが、これらに換えて、金属材料以外の材料、例えば導電性セラミックや導電性樹脂のプレートを使用してもよい。
プレートに、導電性セラミックや導電性樹脂を用いると、プレート面積を小さくする必要がなくなるとともに、プレート厚さが厚くなるのを防止できる。

本発明に係わるバイパススイッチは、衛星用蓄電池等において小型で軽量なバイパススイッチとして有効に利用できる。

本発明の実施の形態１に係るバイパススイッチを示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係るバイパススイッチを蓄電池セルに並列に接続した回路図である。 本発明の実施の形態２に係るバイパススイッチを示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係るバイパススイッチを示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係るバイパススイッチを示す断面図である。 本発明の実施の形態５に係るバイパススイッチを示す断面図である。 本発明の実施の形態６に係るバイパススイッチを示す断面図である。 本発明の実施の形態８に係るバイパススイッチを示す断面図である。

符号の説明

１ ケース、１０ 熱作動装置、２１ 第１の固定導体、２２ 第２の固定導体、
２３ 可動導体、３１ 第１の接続導体、３２ 第２の接続導体、
３３ 第３の接続導体、３４ 第４の接続導体、４１ 第１のダイオード、
４２ 第２のダイオード、４３ 第３のダイオード、４４ 第４のダイオード、
４５ 第５のダイオード、４６ 第６のダイオード、５１ 第１の金属プレート、
５２ 第２の金属プレート、５３ はんだ、６１，６２ シャフト、
７１，７２，７３，７４ ダイオードチェック端子、８１ 加圧装置、
１００ 蓄電池セル。

Claims (3)

1. 間隔を設けて固定された第１の固定導体と第２の固定導体とからなる一対の固定導体と、上記一対の固定導体に対し垂直な方向に所定の間隙をもって配置され、上記一対の固定導体に対する垂直な方向に駆動されることにより上記一対の固定導体間を接続する可動導体とを有するスイッチ部と、
   上記可動導体を上記一対の固定導体に対する垂直方向に加圧する加圧装置と、
   第１の金属プレートと第２の金属プレートとではんだを挟んだ積層体と、この積層体の積層方向に積み重ねられた通電により発熱する複数の半導体素子群とを有し、上記積層体と上記複数の半導体素子群とが、上記可動導体に接続されたシャフトを介して上記加圧装置から圧力が加えられた熱作動装置とからなり、
   上記熱作動装置が、上記各半導体素子群の一方の端子側と上記第１の固定導体とを接続する接続導体と、上記各半導体素子群の他方の端子側と上記第２の固定導体とを接続する接続導体とを備え、上記各半導体素子群が一対の固定導体間に並列接続されていることを特徴とするバイパススイッチ。
2. 第１の金属プレートと第２の金属プレートとではんだを挟んだ積層体における上記第１の金属プレートの面側と上記第２の金属プレートの面側との各々に、半導体素子を並列に配置した半導体素子群が設けられ、上記第１の金属プレートの面側に設けられた上記半導体素子群における一方の端子側が第１の固定導体に接続され、上記第２の金属プレートの面側に設けられた上記半導体素子群における他方の端子側が第２の固定導体に接続されたことを特徴とする請求項１に記載のバイパススイッチ。
3. 第１の金属プレートと第２の金属プレートとではんだを挟んだ積層体における上記第１の金属プレートの面側に、半導体素子を並列に配置した半導体素子群が多段に積み重ねられ、最上段にある上記半導体素子郡の一方の端子側が第１の固定導体に接続され、最下段にある上記半導体素子群の他方の端子側が第２の固定導体に接続されたことを特徴とする請求項１に記載のバイパススイッチ。

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