JP2008311023A - Bypass switch - Google Patents
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Abstract
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る。 The present invention relates to a bypass switch having a function of short-circuiting a cell that is in a high resistance state or an open circuit state due to a failure in a storage battery to which a plurality of cells are connected.
複数のセルが直列接続された蓄電池において、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。 In a storage battery in which a plurality of cells are connected in series, in the case of a failure in which one cell is in a high resistance state or an open circuit state, the entire storage battery becomes unusable.
1つのセルが高抵抗状態あるいは開路状態になるという故障の場合の対応策として、各セルに熱作動装置を並列接続し、故障時の熱作動装置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。このバイパススイッチとしては、軽量で蓄電電流を通電しているときに大きな電力を散逸しないことが好ましい。 As a countermeasure against a failure in which one cell is in a high resistance state or an open circuit state, a bypass switch that connects a thermal actuator to each cell in parallel and short-circuits the faulty cell triggered by the heat generated by the thermal actuator at the time of failure Is provided. The bypass switch is preferably lightweight and does not dissipate a large amount of power when the stored current is applied.
従来においては、例えば、加圧装置による加圧力で一対の固定電極に対して垂直方向に変位する可動電極と、可動電極に加わる加圧力を、シャフトを介して受ける熱作動装置を備える。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a movable electrode that is displaced in a direction perpendicular to a pair of fixed electrodes by a pressure applied by a pressure device, and a thermal actuator that receives a pressure applied to the movable electrode via a shaft are provided.
そして、一対の固定電極及び可動電極からなるスイッチ部と熱作動装置との並列回路が形成され、セルの異常時に、加圧装置の加圧力によって熱作動装置が変位し、固定電極が可動電極によって電気的に接続され、異常セルを短絡するバイパススイッチが開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Then, a parallel circuit of a switch unit composed of a pair of fixed electrodes and movable electrodes and a thermal actuator is formed, and when the cell is abnormal, the thermal actuator is displaced by the pressure of the pressurizer, and the fixed electrode is moved by the movable electrode. A bypass switch that is electrically connected to short-circuit an abnormal cell is disclosed (for example, see Patent Document 1).
このような構成の場合、通常、固定電極と可動電極の接点形状が左右対称となるように設計するが、固定電極、可動電極の製造公差等により、可動電極の中心線が左右対称から偏心すると、可動電極は加圧装置に固定され力の逃げがないため、一方の接触面に十分な荷重が加わらない。 In the case of such a configuration, normally, the contact shape of the fixed electrode and the movable electrode is designed to be symmetric, but if the center line of the movable electrode is decentered from the symmetric due to manufacturing tolerances of the fixed electrode and the movable electrode, etc. Since the movable electrode is fixed to the pressurizing device and there is no escape of force, a sufficient load is not applied to one contact surface.
従って、固定電極の接触点に加わる力が不均一となり、接触抵抗が不安定となる。そのため、セル短絡時の通電性能を十分に満たすことができない、という課題がある。 Accordingly, the force applied to the contact point of the fixed electrode becomes non-uniform, and the contact resistance becomes unstable. Therefore, there exists a subject that the electricity supply performance at the time of a cell short circuit cannot fully be satisfied.
ここでいう偏心とは、固定電極と可動電極の接触点の応力が左右対称ではなく、可動電極の左右いずれかの電極に偏った状態のことである。 The eccentricity referred to here is a state in which the stress at the contact point between the fixed electrode and the movable electrode is not symmetrical and is biased to either the left or right electrode of the movable electrode.
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、固定電極に対して可動電極の形状を工夫することにより、接触抵抗の安定化を図ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to stabilize the contact resistance by devising the shape of the movable electrode with respect to the fixed electrode.
本発明に係るバイパススイッチは、
直列に接続された電池のセル各々に対して並列に接続するバイパススイッチで、
固定された一対の電極からなる固定電極と、
前記セルが高抵抗状態または開路状態となった場合に、前記固定された一対の電極からなる固定電極に対して垂直方向に変位可能となるシャフトと、
前記固定された一対の電極からなる固定電極の隙間に対して前記垂直方向に所定の間隙で配置され、前記シャフトが変位した場合に加圧装置により前記垂直方向に加圧されることで、前記固定電極と電気的に接続し前記セルを短絡する可動電極と、
を備え、
前記可動電極にはU字形の溝を形成し、
前記U字形の溝と接触する前記シャフトは、前記U字形の溝の曲率半径よりも小さい円弧形状であり、かつ前記シャフトの幅は前記U字形の溝の幅よりも小さい
ことを特徴とする。
The bypass switch according to the present invention is
Bypass switch connected in parallel to each battery cell connected in series,
A fixed electrode comprising a pair of fixed electrodes;
When the cell is in a high resistance state or an open circuit state, a shaft that can be displaced in a vertical direction with respect to the fixed electrode composed of the fixed pair of electrodes;
A predetermined gap in the vertical direction is arranged with respect to the gap between the fixed electrodes composed of the fixed pair of electrodes, and when the shaft is displaced, the pressure is applied in the vertical direction by a pressure device, A movable electrode that is electrically connected to a fixed electrode to short-circuit the cell;
With
A U-shaped groove is formed in the movable electrode,
The shaft in contact with the U-shaped groove has an arc shape smaller than the radius of curvature of the U-shaped groove, and the width of the shaft is smaller than the width of the U-shaped groove.
本発明により、可動電極に製造公差等があった場合でも、可動電極とシャフトが常に接触するようになり、可動電極を1組の固定電極の中央に配置することができる。その結果、2つの固定電極と可動電極の接触面に均一に荷重を加えることができ、接触抵抗の不均一がなくなるため、接触抵抗の安定化が得られる。 According to the present invention, even when there is a manufacturing tolerance or the like in the movable electrode, the movable electrode and the shaft always come into contact with each other, and the movable electrode can be arranged at the center of a set of fixed electrodes. As a result, a load can be applied uniformly to the contact surfaces of the two fixed electrodes and the movable electrode, and non-uniform contact resistance is eliminated, so that contact resistance can be stabilized.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るバイパススイッチの断面図である。図1に示したように、この実施の形態1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に固定された一対の電極からなる固定電極2、3、及び固定電極2、3の間にあり、固定電極2、3に対し所定の間隙をもって配置され、固定電極2、3に対して垂直な方向に駆動することにより固定電極2、3間を接続する可動電極4を有するスイッチ部を備えている。
1 is a cross-sectional view of a bypass switch according to
なお上記の「所定の間隙」とは、後述する熱作動装置7が作動する前における固定電極2、3と可動電極4との隙間のことである(図3参照)。
Note that the “predetermined gap” is a gap between the
またバイパススイッチは、可動電極4及びシャフト5を固定電極2、3に対して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6を備えている。熱作動装置7が作動すると、加圧装置6の加圧によってシャフト5が下側に移動し、それと連動して可動電極4がそれぞれの固定電極2、3と線接触することでスイッチが作動する。
The bypass switch includes a pressurizing device 6 composed of a coil spring or the like that pressurizes the
図2は、この発明の実施の形態1に係るバイパススイッチが蓄電池のセルと並列に接続された時の回路図である。図1及び図2に示すように、熱作動装置7の内部には、例えば、ダイオード8がある。
FIG. 2 is a circuit diagram when the bypass switch according to
図2に示した回路図の構成によれば、セル11が正常な状態の場合にはダイオード8には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、セル11が故障して高抵抗状態あるいは開路状態になると、ダイオード8には順電流が流れるために発熱する。
According to the configuration of the circuit diagram shown in FIG. 2, when the cell 11 is in a normal state, a reverse voltage is applied to the
ダイオード8が発熱すると、この熱は図1に示した熱作動装置7の内部にある金属プレート9を伝導し、半田10を加熱して溶融させる。半田10が溶融すると、金属プレート9、ダイオード8、シャフト5及び可動電極4が加圧装置6によって押されて、金属プレート9やダイオード8などの積層方向の下方へ移動させることが可能となる。これにより可動電極4と固定電極2、3とが接触して、固定電極2、3が可動電極4により電気的に接続され、異常なセル11間を短絡するバイパス回路が形成される。
When the
図3は、この発明の実施の形態1に係る可動電極4の詳細図である。可動電極4の中央部にはU字形の溝が形成されている。図3に示すように、そのU字形の溝と接続するシャフト5は可動電極4のU字形の溝よりも曲率半径が小さく、かつ幅が小さい円弧形状となっている。
FIG. 3 is a detailed view of the
このような形状にすることにより、可動電極4の製造公差等があった場合でも、可動電極4の曲率半径の中心とシャフト5の曲率半径の中心が常に接触するようになり、可動電極4を1組の固定電極2、3の中央に配置することができる。その結果、2つの固定電極2、3と可動電極4の接触面に均一に荷重が加わることで、接触抵抗の不均一はなくなり、接触面の接触抵抗の安定化が得られる。
By adopting such a shape, even when there is a manufacturing tolerance of the
なお、周囲環境に対して表面状態を安定させて接触抵抗を小さくするために、例えば、固定電極2、3及び可動電極4に軟質金めっき処理をする。さらに接触抵抗の低減のため、例えば、固定電極2、3及び可動電極4の素材には導電率が高く、硬度の低い銅あるいは銅合金を使用する。
In order to stabilize the surface state relative to the surrounding environment and reduce the contact resistance, for example, the
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2に係る固定電極2及び可動電極4の接触部の詳細図である。図4(a)は従来における固定電極2及び可動電極4の接触部を、図4(b)は本発明による可動電極4の形状での固定電極2及び可動電極4の接触部を示している。
FIG. 4 is a detailed view of a contact portion between the
従来の可動電極4の接触面の形状は、図4(a)に示すようにハードエッジであるため、固定電極2、3との接触面は線接触である。一方、本発明による可動電極4の形状は、接触部の形状を曲線形状にすることにより、固定電極2、3と可動電極4との接触面積が大きくなる。よって、接触抵抗を小さくすることができる。
Since the shape of the contact surface of the conventional
従って、従来のように可動電極4をハードエッジとするよりも、可動電極4の形状を曲線形状にすることで、接触抵抗がより安定する。 Accordingly, the contact resistance is further stabilized by making the shape of the movable electrode 4 a curved shape rather than making the movable electrode 4 a hard edge as in the prior art.
なお、本発明に係るバイパススイッチは、衛星用バッテリ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することができる。 The bypass switch according to the present invention can be effectively used as a small and light bypass switch in a satellite battery or the like.
1.ケース
2.固定電極
3.固定電極
4.可動電極
5.シャフト
6.加圧装置
7.熱作動装置
8.ダイオード
9.金属プレート
10.半田
11.セル
1.
Claims (2)
固定された一対の電極からなる固定電極と、
前記セルが高抵抗状態または開路状態となった場合に、前記固定された一対の電極からなる固定電極に対して垂直方向に変位可能となるシャフトと、
前記固定された一対の電極からなる固定電極の隙間に対して前記垂直方向に所定の間隙で配置され、前記シャフトが変位した場合に加圧装置により前記垂直方向に加圧されることで、前記固定電極と電気的に接続し前記セルを短絡する可動電極と、
を備え、
前記可動電極にはU字形の溝を形成し、
前記U字形の溝と接触する前記シャフトは、前記U字形の溝の曲率半径よりも小さい円弧形状であり、かつ前記シャフトの幅は前記U字形の溝の幅よりも小さい
ことを特徴とするバイパススイッチ。 In the bypass switch connected in parallel to each of the cells of the battery connected in series,
A fixed electrode comprising a pair of fixed electrodes;
When the cell is in a high resistance state or an open circuit state, a shaft that can be displaced in a vertical direction with respect to the fixed electrode composed of the fixed pair of electrodes;
A predetermined gap in the vertical direction is arranged with respect to the gap between the fixed electrodes composed of the fixed pair of electrodes, and when the shaft is displaced, the pressure is applied in the vertical direction by a pressure device, A movable electrode that is electrically connected to a fixed electrode to short-circuit the cell;
With
A U-shaped groove is formed in the movable electrode,
The bypass shaft, which is in contact with the U-shaped groove, has an arc shape smaller than a radius of curvature of the U-shaped groove, and the width of the shaft is smaller than the width of the U-shaped groove. switch.
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