JP2013506395A - 電気エネルギ源を負荷から分離する遮断装置、および、遮断装置を備えた回路装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気エネルギ源を負荷から分離するための遮断装置に関する。本発明によれば、遮断装置は、所定の限界値を上回る負荷が発生した場合に切り換えにより電気的接続を分離して動作不能にする少なくとも２つのワンタイムスイッチを有しており、これら少なくとも２つのワンタイムスイッチは互いに並列接続されている。電気エネルギ源を負荷から分離するかまたは電気エネルギ源を負荷に接続するために設けられている第１のワンタイムスイッチを除いて、少なくとも１つの第２のワンタイムスイッチは開放されており、第１のワンタイムスイッチが動作できない場合に、少なくとも１つの第２のワンタイムスイッチが電気エネルギ源を負荷から分離するかまたは電気エネルギ源を負荷に接続するために用いられる。

Description

本発明は、電気エネルギ源を負荷から分離する遮断装置に関する。また、本発明は、当該の遮断装置と、電気エネルギ源と、負荷とを備えた回路装置に関する。

従来技術
例えば、風力発電施設における定置での適用や、ハイブリッド自動車あるいは電気自動車における適用など、バッテリシステムはますます頻繁に利用されるようになってきている。ここで、バッテリシステムを負荷（例えば自動車に搭載されている電気システム）から分離するために、パワースイッチ、例えば安全スイッチを設けることが知られている。図１にはこうした公知の遮断装置が示されている。公知の遮断装置はバッテリ２とこれに電気的に接続された負荷３とを有しており、バッテリ２と負荷３とのあいだには、バッテリ３の各極につき１つずつ、パワースイッチ１０が直列に接続されている。こうしたパワースイッチにより、負荷を含むバッテリシステムを複数回遮断することができる。しかし、こうしたパワースイッチはきわめて大きなコストがかかるという欠点を有する。

発明の開示
本発明は電気エネルギ源を負荷から分離するための遮断装置に関している。本発明によれば、遮断装置は、所定の限界値を上回る負荷が発生した場合に切り換えにより電気的接続を分離して動作不能にする少なくとも２つのワンタイムスイッチを有しており、これら少なくとも２つのワンタイムスイッチは互いに並列接続されており、電気エネルギ源を負荷から分離しているかまたは電気エネルギ源を負荷に接続している第１のワンタイムスイッチを除いて、少なくとも１つの別のワンタイムスイッチは開放されており、第１のワンタイムスイッチが動作できない場合に、少なくとも１つの別のワンタイムスイッチが電気エネルギ源を負荷から分離するかまたは電気エネルギ源を負荷に接続する。

本発明の遮断装置によれば、負荷が所定の限界値を上回った場合、例えば、全負荷動作時に、電気エネルギ源を負荷から分離することができる。ワンタイムスイッチの個数によって、所定の条件のもとで許容可能な遮断過程の回数が定められる。小さい回数の遮断過程しか要求されない場合、本発明の遮断装置では高価なパワースイッチに代えて低コストなワンタイムスイッチを利用できるため、特に有利である。

本発明は、さらに、電気エネルギ源と、負荷と、上述した遮断装置とを備えた回路装置に関しており、本発明によれば、遮断装置が、電気エネルギ源と負荷との接続ないし分離のために、電気エネルギ源と負荷とのあいだに接続されている。

有利には、１つの遮断装置が電気エネルギ源の一方の極と負荷とのあいだに接続されており、第３のスイッチが電気エネルギ源の他方の極と負荷とのあいだに接続されている。これにより、電気エネルギ源から負荷を電気的に完全に分離することができる。

有利には、負荷を電気エネルギ源から分離するために、まず、第１のワンタイムスイッチが開放され、続いて、第３のスイッチが開放される。これにより、第３のスイッチを通電なしに開放でき、負荷がかからないことが保証される。

有利には、当該の第３のスイッチは電気エネルギ源と負荷とのあいだに接続された別の遮断装置のワンタイムスイッチである。このようにすれば、所定の負荷のもとで許容可能な遮断過程の回数をさらに増大することができる。

本発明の別の有利な実施形態は従属請求項の対象となっている。

本発明を以下に図示の実施例に則して詳細に説明する。

従来技術の回路装置を示す図である。 本発明の遮断装置を備えた回路装置を示す図である。

本発明の実施例
図２には、本発明の回路装置の実施例の概略図が示されている。当該の回路装置は、電気エネルギ源２，有利にはバッテリと、負荷３と、本発明の実施例の遮断装置１，１’とを有している。

遮断装置１は、電気エネルギ源２の一方の極と負荷３とのあいだに接続されている。遮断装置１は並列接続された２つのワンタイムスイッチ４を有している。各ワンタイムスイッチは、所定の限界値を上回る負荷が発生した場合に、切り換えにより、電気エネルギ源２と負荷３とのあいだの電気的接続を分離し、これらの動作を不能にする。ワンタイムスイッチ４として、例えば、高電流が発生した場合に生じる光アークによって破壊される、焼灼可能なリレーが用いられる。これに代えて、例えば、一般的なリレーと、これに直列に接続された起爆式安全部材とを用いることもできる。当該の起爆式安全部材は、所定の限界値を上回る負荷が発生した場合に点火可能な部材である。

遮断装置１では、電気エネルギ源２を負荷３から分離しているかまたは電気エネルギ源２を負荷３に接続している第１のワンタイムスイッチ４を除いて、第２のワンタイムスイッチ４が開放されており、第１のワンタイムスイッチ４が動作できない場合、第２のワンタイムスイッチ４が、電気エネルギ源２を負荷３から分離するかまたは電気エネルギ源２を負荷３に接続する。

さらに、遮断装置１’は、電気エネルギ源２の他方の極と負荷３とのあいだに接続された第３のスイッチ５を有する。遮断装置１のワンタイムスイッチ４と遮断装置１’の第３のスイッチ５とを操作することにより、負荷３が電気エネルギ源２から完全に分離される。

本発明の回路装置の通常動作では、つねに、遮断装置１の第１のワンタイムスイッチ４および第３のスイッチ５のみが開閉される。負荷３がエラーなく電気エネルギ源２から分離される場合、すなわち、通電無しで分離を行う場合あるいは小さな部分負荷のもとで分離を行う場合には、第１のワンタイムスイッチ４および第３のスイッチ５の双方を、スイッチの破壊なしに開放することができる。所定の限界値を上回る負荷が発生した場合、例えば、エラーによって大電流が発生した場合や全負荷動作時には、負荷３を電気エネルギ源２から分離する際に、基本的に第３のスイッチ５より先に開放されるべき第１のワンタイムスイッチ４が破壊される。こうして電流が遮断される。その後、第３のスイッチ５は通電無しの状態で開放される。負荷３を新たに電気エネルギ源２に接続する場合には、第３のスイッチ５とそれまで利用されていなかった第２のワンタイムスイッチ４とが閉成される。なお、閉成の順序は入れ替え可能である。

前述した実施例に代わる実施例の回路装置においては、第３のスイッチ５が遮断装置１’のワンタイムスイッチであってもよい。当該の遮断装置１’は、第３のスイッチ５のほか、図２に破線の囲みで示されている別のワンタイムスイッチ４を有する。当該の遮断装置１’の構造は第１の遮断装置１の構造に相応する。

図２には、第１の遮断装置１および第２の遮断装置１’にそれぞれ２つずつのスイッチ４；５が存在することが示されている。もちろん、スイッチの数は基本的には任意に選択可能である。

Claims (7)

1. 電気エネルギ源（２）を負荷（３）から分離するための遮断装置（１，１’）であって、
   該遮断装置は、所定の限界値を上回る負荷が発生した場合に切り換えにより電気的接続を分離して動作不能にする少なくとも２つのワンタイムスイッチ（４）を有しており、該少なくとも２つのワンタイムスイッチ（４）は互いに並列接続されており、
   前記電気エネルギ源（２）を前記負荷（３）から分離するかまたは前記電気エネルギ源（２）を前記負荷（３）に接続するために設けられている第１のワンタイムスイッチ（４）を除いて、少なくとも１つの第２のワンタイムスイッチ（４）は開放されており、
   該少なくとも１つの第２のワンタイムスイッチ（４）は、前記第１のワンタイムスイッチ（４）が動作できない場合に、前記電気エネルギ源（２）を前記負荷（３）から分離するかまたは前記電気エネルギ源（２）を前記負荷（３）に接続するために用いられる
   ことを特徴とする遮断装置。
2. 前記第１のワンタイムスイッチ（４）は、焼灼可能なリレーまたはリレー装置であり、該リレーまたはリレー装置は、直列に接続されたリレーと、前記所定の限界値を上回る負荷が発生した場合に点火可能な起爆式安全部材とを有している、請求項１記載の遮断装置。
3. 電気エネルギ源（２）と、負荷（３）と、請求項１または２記載の遮断装置（１，１’）とを備えた回路装置であって、
   前記電気エネルギ源（２）と前記負荷（３）との接続ないし分離のために、前記遮断装置（１，１’）が前記電気エネルギ源（２）と前記負荷（３）とのあいだに接続されている
   ことを特徴とする回路装置。
4. 前記電気エネルギ源（２）の一方の極と前記負荷（３）とのあいだに第１の遮断装置（１）が接続されており、前記電気エネルギ源（２）の他方の極と前記負荷（３）とのあいだに第３のスイッチ（５）が接続されている、請求項３記載の回路装置。
5. 前記負荷（３）を前記電気エネルギ源（２）から分離するために、まず、第１のワンタイムスイッチ（４）が開放され、続いて、前記第３のスイッチ（５）が開放される、請求項４記載の回路装置。
6. 前記第３のスイッチ（５）は、請求項１または２記載の遮断装置のうち、前記電気エネルギ源（２）の他方の極と前記負荷（３）とのあいだに接続されている第２の遮断装置（１’）のワンタイムスイッチ（４）である、請求項４または５記載の回路装置。
7. 前記電気エネルギ源（２）はバッテリである、請求項３から５までのいずれか１項記載の回路装置。

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