JP2016173984A

JP2016173984A - 電流制限回路、直流電力供給コネクタ及び直流電源装置

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Abstract

【課題】直流電力供給時の電力効率を低下させずに直流電力の切断時にアーク放電の発生を小規模の構成で抑制することが可能な電流制限回路を提供する。
【解決手段】直流電力の供給時に該直流電力を供給する電極に設けられる第１の接点に接触する前に、前記電極における該直流電力の供給時に電流が流れる受電側の端子が接触する位置に設けられる第２の接点と前記端子との接触が解除される前に、前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させ、前記端子が前記第１の接点に接触している場合は電流を流さず、前記端子が前記第２の接点に接触している場合にのみ前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる、電流制限回路が提供される。
【選択図】図１

Description

本開示は、電流制限回路、直流電力供給コネクタ及び直流電源装置に関する。

直流給電でも交流給電でも、電力の切断時にはアーク放電が発生する。交流の場合、所定の時間毎（例えば１０ミリ秒毎）に電圧がゼロとなる瞬間があるので、アーク放電は少なくとも上記所定の時間内（例えば１０ミリ秒以内）に自然に止まる。しかし直流給電では、ゼロ電圧となる瞬間がないため、アーク放電は自然には止まらない。

そのため、直流給電の場合に電力の切断時にアーク放電の発生を抑えることを目的とした技術が開示されている（特許文献１，２等参照）。

特開２００３−２０３７２１号公報特表２０１４−５２２０８８号公報

直流給電の場合に電力の切断時にアーク放電の発生を抑えることはもちろんであるが、アーク放電の発生を抑えるための構成が大規模なものになるのは好ましくなく、またアーク放電の発生を抑えるための構成を加えることで直流給電の最中に電力供給効率を低下させるのも好ましくない。従って、直流電力供給時の電力効率を低下させずに、直流電力の切断時にアーク放電の発生を小規模の構成で抑制することが望ましい。

そこで本開示では、直流電力供給時の電力効率を低下させずに直流電力の切断時にアーク放電の発生を小規模の構成で抑制することが可能な、新規かつ改良された電流制限回路、直流電力供給コネクタ及び直流電源装置を提案する。

本開示によれば、直流電力の供給時に該直流電力を供給する電極に設けられる第１の接点に接触する前に、前記電極における該直流電力の供給時に電流が流れる受電側の端子が接触する位置に設けられる第２の接点と前記端子との接触が解除される前に、前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させ、前記端子が前記第１の接点に接触している場合は電流を流さず、前記端子が前記第２の接点に接触している場合にのみ前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる、電流制限回路が提供される。

また、本開示によれば、直流電力を供給する正極側電極及び負極側電極を少なくとも備え、前記正極側電極または負極側電極の少なくともいずれかは、第１の接点と、前記直流電力の供給時に直流電流が流れる受電側の端子が前記第１の接点に接触する前に接触する位置に設けられる第２の接点と、前記端子と前記第２の接点との接触が解除される前に前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる電流制限回路と、を備え、前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接触している場合は電流を流さず、前記端子が前記第２の接点に接触している場合にのみ前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる、直流電力供給コネクタが提供される。

また、本開示によれば、直流電力を供給する直流電源と、前記直流電源からの直流電力を供給する正極側電極及び負極側電極と、を少なくとも備え、前記正極側電極または負極側電極の少なくともいずれかは、第１の接点と、前記直流電力の供給時に直流電流が流れる受電側の端子が前記第１の接点に接触する前に接触する位置に設けられる第２の接点と、前記端子と前記第２の接点との接触が解除される前に前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる電流制限回路と、を備え、前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接触している場合は電流を流さず、前記端子が前記第２の接点に接触している場合にのみ前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる、直流電源装置が提供される。

以上説明したように本開示によれば、直流電力供給時の電力効率を低下させずに直流電力の切断時にアーク放電の発生を小規模の構成で抑制することが可能な、新規かつ改良された電流制限回路、直流電力供給コネクタ及び直流電源装置を提供することが出来る。

なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の一実施形態に係る直流電力供給システムの構成例を示す説明図である。直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。直流電源装置１００の具体的な構成例を示す説明図である。プラグ１１がプラグ受け２０に挿入された状態を示す説明図である。プラグ１１がプラグ受け２０から抜去されていく状態を示す説明図である。プラグ１１が直流電源装置１００に挿入された状態を模式的に示した説明図である。プラグ１１の挿入位置との関係による、電流制限回路３０の両端電圧Ｖ１の電圧変化と、負荷１０にかかる電圧Ｖ２の電圧変化を示した説明図である。直流電源装置１００の変形例を示す説明図である。直流電源装置１００の変形例を示す説明図である。直流電源装置１００にプラグ受け２０が複数存在する場合の構成例を示す説明図である。２つの直流電源装置１００ａ、１００ｂを接続する場合の構成例を示す説明図である。本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。図１７に示した直流電源装置１００の構成例における電流及び電圧の推移例を示す説明図である。本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。プラグ１１の挿入位置との関係による、電流制限回路３０の両端電圧Ｖ１の電圧変化と、負荷１０にかかる電圧Ｖ２の電圧変化を示した説明図である。本開示の一実施形態に係る電流制限回路３０が備えられた電動駆動体の機能構成例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本開示の一実施形態
１．１．背景
１．２．構成例
２．まとめ

＜１．本開示の一実施形態＞
［１．１．背景］
本開示の一実施形態について詳細に説明する前に、まず本開示の一実施形態の背景について説明する。

直流給電でも交流給電でも、電力の切断時には、電圧と電流がある所定の値以上になると、電極間の電位差によるスパークやアーク放電が発生する。交流の場合、所定の時間毎（例えば１０ミリ秒毎）に電圧がゼロとなる瞬間があるので、アーク放電は少なくとも上記所定の時間内（例えば１０ミリ秒以内）に自然に止まる。

しかし直流給電では、交流給電と違って電圧がゼロとなる瞬間がないため、アーク放電は自然には止まらない。アーク放電は、金属の溶断や溶着といった接点の劣化を発生させ、電力給電の信頼性が低下するおそれがある。

そのため、直流給電の場合に電力の切断時にアーク放電の発生を抑えることを目的とした技術が開示されている。例えば、コンデンサと抵抗とを用いたスナバ回路を揺動接触子の間に接続して回避する技術が従来から提案されている。

しかし、直流給電の場合にスナバ回路を用いてアーク放電を防ぐためには、容量の大きなコンデンサと小さな抵抗を用いなければ十分な効果が得られず、十分な効果を得ようとするとスナバ回路が大型化してしまう。また、スナバ回路を用いてアーク放電を防ぐ場合、直流電力の切断後に直流電源に再度接続しようとすると、容量の大きなコンデンサにチャージされた電荷によるショート電流が大きくなり、接点が溶着してしまう。

また差込プラグをプラグ受けに抜き差しすることによって直流給電を行う場合において、アーク放電の発生を防ぐために差込プラグに機械的スイッチを設け、差込プラグをプラグ受けから抜去する際にその機械的スイッチを操作することでアーク放電の発生を防ぐ技術もある。しかし、この技術では差込プラグの抜去時に機械的スイッチの操作という煩雑な操作を利用者に強いる必要が生じる。

機械的にアーク放電を除去する方法もある。しかし機械的にアーク放電を除去するためには、接点の引き剥がし速度を上げたり、磁気回路によってアークを引き剥がしたりするなどの構造が必要となり、アーク放電を除去するための回路が大型化してしまう。

直流給電の場合に電力の切断時にアーク放電の発生を抑えることを目的とした技術として、他に上記特許文献１，２等がある。

上記特許文献１は、直流給電時に電流が流れる経路上にスイッチング素子を設け、プラグ受けからの差込プラグの抜去時にスイッチング素子をオフにすることで、アーク放電の発生を抑える技術を開示している。

しかし、特許文献１に開示されている技術では、直流給電時に電流がスイッチング素子を流れるために、直流給電時にスイッチング素子において電力が消費されるとともに、直流給電時にスイッチング素子が発熱する。

上記特許文献２も、直流給電時に電流が流れる経路上にスイッチング素子を備えるアーク吸収回路を設け、プラグ受けからの差込プラグの抜去時にスイッチング素子をオフにすることで、アーク放電の発生を抑える技術を開示している。

しかし、特許文献２で開示されている技術では、アーク吸収回路として２つのスイッチング素子や、スイッチング素子をオフにするためのタイマを設けており、アーク電力を一時的に蓄えて、その蓄えた電力を放出するための回路が必要になり、回路が大型化する。

そこで本件開示者は、上述した背景に鑑み、直流電力供給時の電力効率を低下させずに直流電力の切断時にアーク放電の発生を小規模の構成で抑制することが可能な技術について鋭意検討を行った。その結果、本件開示者は、以下で説明するように、正極側の電極に２つの接点を設け、受電側の電極との接点の切り替え時に直流電力の切断時に電極間で生じる電圧を抑制することで、直流電力供給時の電力効率を低下させずに直流電力の切断時にアーク放電の発生を小規模の構成で抑制することが可能な技術を考案するに至った。

以上、本開示の一実施形態の背景について説明した。続いて、本開示の実施の形態について詳細に説明する。

［１．２．構成例］
まず、本開示の一実施形態に係る直流電力供給システムの構成例について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る直流電力供給システムの構成例を示す説明図である。以下、図１を用いて、本開示の一実施形態に係る直流電力供給システムの構成例について説明する。

図１には、直流電力を給電する直流電源装置１００と、直流電源装置１００からの直流電力を受電する負荷１０と、を含む直流電力供給システム１の構成例が示されている。直流電源装置１００は、直流電力を給電する電源装置であり、例えば内部に蓄電池を備えて直流電力を負荷１０へ給電するものであってもよく、太陽光、風力、地熱、バイオマスその他の自然エネルギーによって発電された電力を直流電力として負荷１０へ給電するものであってもよい。

負荷１０は、直流電源装置１００から直流電力の給電を受ける際には、プラグ１１がプラグ受け２０に挿入される。そして直流電源装置１００からの直流電力の給電を停止する際には、プラグ１１はプラグ受け２０から抜去される。プラグ１１がプラグ受け２０から抜去される際に、アーク放電の抑制が考慮されていないと、上述したようにプラグ１１やプラグ受け２０の破損等に繋がる。

そこで本実施形態では、直流電源装置１００は、プラグ１１がプラグ受け２０から抜去される際のアーク放電を抑制するために、プラグ１１がプラグ受け２０から抜去される際に直流電源装置１００から負荷１０へ流れる電流を抑制するための電流制限回路を備える。

直流電源装置１００は、プラグ１１がプラグ受け２０に完全に挿入され、直流電源装置１００から負荷１０へ直流電力が給電されている際には、直流電源装置１００に備えられる電流制限回路に電流が流れないような構成を有している。また、プラグ１１がプラグ受け２０から抜去される際には、電流制限回路を通じて直流電源装置１００から負荷１０へ電流を流しつつ、電流制限回路は、直流電源装置１００から負荷１０へ流れる電流を減少させる方向に機能する。

本実施形態では、直流電源装置１００に上述したような電流制限回路を備えることで、直流電力供給時の電力効率を低下させずに直流電力の切断時にアーク放電の発生を抑制することが出来る。また本実施形態に係る電流制限回路は、後述するように小規模の回路とすることが出来るので、回路規模を増大させること無く、直流電力の切断時にアーク放電の発生を抑制することが出来る。

図２は、直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。図２に示したように、直流電源装置１００は電流制限回路３０を備える。また直流電源装置１００が備えているプラグ受け２０の正極側は２つの接触子２０ａ、２０ｂを、負極側は１つの接触子２０ｃを、それぞれ備えている。

電流制限回路３０は、プラグ１１がプラグ受け２０から抜去される際に、電流制限回路３０を通じて直流電源装置１００から負荷１０へ電流を流しつつ、プラグ１１がプラグ受け２０から完全に抜去される際には、直流電源装置１００から負荷１０へ電流を流れる電流がアーク放電を生じさせない程度まで減少する方向に機能する回路である。そして電流制限回路３０は、プラグ１１がプラグ受け２０に完全に挿入され、直流電源装置１００から負荷１０へ直流電力が給電されている際には電流が流れないような構成となっている。

図３は、直流電源装置１００の具体的な構成例を示す説明図である。図３に示したように、直流電源装置１００は電流制限回路３０を備える。また直流電源装置１００が備えているプラグ受け２０の正極側は２つの接触子２０ａ、２０ｂを、負極側は１つの接触子２０ｃを、それぞれ備えている。

負荷１０のプラグ１１は、正極側端子１１ａと、負極側端子１１ｂと、を備えている。図４は、プラグ１１がプラグ受け２０に挿入された状態を示す説明図である。プラグ１１がプラグ受け２０に挿入される際には、正極側端子１１ａは、まず接触子２０ｂに接続され、接触子２０ｂに接続された後に、図４に示したように接触子２０ａに接続される

図５は、プラグ１１がプラグ受け２０から抜去されていく状態を示す説明図である。プラグ１１がプラグ受け２０から抜去される際には、正極側端子１１ａが接触子２０ａに接続された状態から、抜去に伴って図５に示したように接触子２０ｂに接続され、その後プラグ受け２０から完全に抜去される。

電流制限回路３０には、プラグ１１がプラグ受け２０に完全に挿入され、正極側端子１１ａが接触子２０ａと接触子２０ｂとがショートされた状態では電流が流れず、正極側端子１１ａが接触子２０ｂに接続された状態で電流が流れる。従って、プラグ１１がプラグ受け２０に完全に挿入された状態では電流制限回路３０に電流が流れないので、直流電源装置１００は、直流電力供給時の電力効率を低下させずに直流電力を負荷１０へ給電することが出来る。

電流制限回路３０は、ＭＯＳＦＥＴＴ１と、コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１と、ダイオードＤ１と、を含んで構成される。電流制限回路３０は電圧積分回路として機能する。

ＭＯＳＦＥＴＴ１は、本実施形態ではｎ型のＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いており、プラグ１１の正極側端子１１ａがプラグ受け２０の接触子２０ｂと接続している状態で、直流電源装置１００から負荷１０へ電流が流れる経路上に設けられる。コンデンサＣ１は、ＭＯＳＦＥＴＴ１のドレイン端子とゲート端子との間に設けられる。また抵抗Ｒ１は、ＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート端子とソース端子との間に設けられる。そしてコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とは直列に接続されている。

電流制限回路３０の機能について、図６、図７も併せて用いて説明する。図６は、プラグ１１を備える負荷１０が直流電源装置１００のプラグ受け２０に挿入された状態を横方向から模式的に示した説明図である。図６では正極側端子１１ａが接触子２０ａ及び接触子２０ｂの両方に接触している状態が示されている。また図６は、プラグ１１からプラグ受け２０から抜去される際の電流及び電圧の推移の例を示す説明図である。

上述したようにプラグ１１がプラグ受け２０に完全に挿入され、正極側端子１１ａが接触子２０ａと接触子２０ｂとの両方に接触して接触子２０ａと接触子２０ｂとがショートされた状態では、電流制限回路３０に電流が流れない。プラグ１１がプラグ受け２０から抜去され始めると、電流制限回路３０の両端は正極側端子１１ａによりショートされているため、ＭＯＳＦＥＴＴ１もオフ状態にある。

その後、さらにプラグ１１がプラグ受け２０から抜去され続け、位置Ｘ１において正極側端子１１ａが接触子２０ａに接触しなくなり、接触子２０ｂだけに接触するようになると、正極側端子１１ａと接触子２０ａとの接触点の一部に電流集中が発生し、その電流集中による電圧が接触子２０ａと接触子２０ｂとの間に発生する。

接触子２０ａと接触子２０ｂとの間に発生した電圧はコンデンサＣ１を介してＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート電圧を誘起させて、ＭＯＳＦＥＴＴ１をオン状態にする。ＭＯＳＦＥＴＴ１がオン状態になると、接触子２０ａと接触子２０ｂとの間の電圧を低下させる方向に電流が流れる。

ＭＯＳＦＥＴＴ１がオン状態になり、接触子２０ａと接触子２０ｂとの間の電圧を低下させる方向に電流が流れることにより、正極側端子１１ａと接触子２０ａとの電位差が低減される。正極側端子１１ａと接触子２０ａとの電位差が低減されることによって、正極側端子１１ａが接触子２０ａから離れてもアーク放電の発生に至ることはない。

ＭＯＳＦＥＴＴ１のドレイン端子とソース端子との間の電圧は、ＦＥＴのゲート電圧による伝達関数に沿った電圧に収まる。正極側端子１１ａが接触子２０ａから離れてから、接触子２０ａと接触子２０ｂとの間で発生した電圧によってコンデンサＣ１の充電が進むと、ＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート電圧が低下し、ＭＯＳＦＥＴＴ１はオフ状態に移行することでＭＯＳＦＥＴＴ１に電流が流れなくなる。ＭＯＳＦＥＴＴ１がオフ状態に移行した後に正極側端子１１ａが接触子２０ｂから離れても、ＭＯＳＦＥＴＴ１に電流が流れていないので、アーク放電の発生に至ることはない。

電流制限回路３０の抵抗Ｒ１に並列に接続されたダイオードＤ１は、正極側端子１１ａが接触子２０ａと接触子２０ｂとの両方に接触して接触子２０ａと接触子２０ｂとがショートされた場合に、抵抗Ｒ１を介さずコンデンサＣ１に蓄積された電荷を短時間に放電するために設けられる。

電流制限回路３０において、ダイオードＤ１が抵抗Ｒ１と並列に設けられることで、例えば接触子２０ａと接触子２０ｂとの接続がチャタリングなどの現象を起こしても、電流制限回路３０の電圧積分機能が短時間で復帰できるようにしている。抵抗Ｒ１は、ＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート端子に電圧を供給するが、電圧の供給時間はコンデンサＣ１の容量と抵抗Ｒ１の抵抗値との積の関係で決まる。

図７は、プラグ１１の挿入位置との関係による、電流制限回路３０の両端電圧Ｖ１の電圧変化と、負荷１０にかかる電圧Ｖ２の電圧変化を示している。また図７は、プラグ１１の挿入位置との関係による、接触子２０ａ側に流れる電流ｉ１と接触子２０ｂ側に流れる電流ｉ２の電流変化を示している。

正極側端子１１ａが接触子２０ａから離れるＸ１の位置では、電流制限回路３０の両端電圧Ｖ１は定電圧を維持するが、プラグ１１の抜去が進むと、両端電圧Ｖ１は徐々に上昇するとともに、負荷１０にかかる電圧Ｖ２が徐々に低下する。

また、正極側端子１１ａが接触子２０ａから離れるＸ１の位置では、接触子２０ａ側に流れる電流ｉ１は０Ａまで急激に低下するとともに、接触子２０ｂ側に流れる電流ｉ２が０Ａから急激に上昇する。電流ｉ１は０Ａまで急激に低下するとともに、電流ｉ２が０Ａから急激に上昇することで、電流制限回路３０は、正極側端子１１ａと接触子２０ａとの間の電位差の発生を抑止している。

そして正極側端子１１ａが接触子２０ｂから離れるＸ２の位置では、負荷１０にかかる電圧Ｖ２及び電流ｉ２の低下が進んでおり、正極側端子１１ａと接触子２０ｂとの間の電流集中が発生する条件が無くなっている。従って、正極側端子１１ａが接触子２０ｂから離れても、アーク放電の発生に至ることはない。

なお、上述した例ではＭＯＳＦＥＴＴ１としてｎ型のＭＯＳＦＥＴを用いており、正極側に電圧積分機能を有する電流制限回路３０を配置していたが、本開示は係る例に限定されるものではない。ｐ型のＭＯＳＦＥＴを用いて、負極に電圧積分機能を有する電流制限回路３０を配置してもよい。

また、上述した例では正極と負極とによる２線式での直流電力の給電の場合を示したが、正極、中性、負極による３線式での直流電力の給電の場合にも電圧積分機能を有する電流制限回路３０を配置してもよい。３線式での直流電力の給電の場合は、正極と負極の両極に電流制限回路３０を配置することで、プラグの抜去時のアーク放電の発生を抑制することが出来る。

プラグ１１の挿抜によって直流電源装置１００からの直流給電の開始と停止が行われる例を示したが、本開示は係る例に限定されるものではない。図８は、直流電源装置１００の変形例を示す説明図である。図８に示したのは、端子２２ａ、２２ｂを備えるスイッチ２２の操作によって直流電源装置１００からの直流給電の開始と停止が行われる例である。

図８に示したスイッチ２２は、直流電源装置１００からの直流給電を開始する際には端子２２ａ、２２ｂが接触子２１ａ、２１ｂの両方に接触し、直流電源装置１００からの直流給電を停止する際には、まず端子２２ｂが接触子２１ｂから離れ、端子２２ｂが接触子２１ｂから離れた後にバネ等の弾性力により端子２２ａが接触子２１ａから離れる構成となっている。

図８に示したようにスイッチ２２によって直流電源装置１００からの直流給電の開始と停止が行われる場合であっても、電流制限回路３０を配置することで、スイッチ２２をオフする際のアーク放電の発生を抑制することが出来る。

図９は、直流電源装置１００の変形例を示す説明図である。図９に示したのは、直流電源装置１００にＤＣリレー３１を備え、ＤＣリレー３１によって直流電源装置１００からの直流給電の開始と停止が行われる例である。

図９のようにＤＣリレー３１によって直流電源装置１００からの直流給電の開始と停止を行う場合は、コンデンサＣ１に電荷がチャージされる瞬間にＭＯＳＦＥＴＴ１がオンして過大な電流が負荷１０へ流れる可能性がある。

そこで、コンデンサＣ１に電荷がチャージされる瞬間にＭＯＳＦＥＴＴ１がオンして過大な電流が負荷１０へ流れるのを回避するため、図９に示したように、コンデンサＣ１にチャージされる電荷による電流をＤＣリレー３１のメーク接点で迂回させている。コンデンサＣ１にチャージされる電荷による電流をＤＣリレー３１のメーク接点で迂回させていることで、過大な電流が負荷１０へ流れるのを抑制することができる。

図１０は、直流電源装置１００にプラグ受け２０が複数存在する場合の構成例を示す説明図である。図１０に示したように、直流電源装置１００にプラグ受け２０が複数存在する場合であっても、１つの電流制限回路３０によって、プラグ受け２０からのプラグ１１の抜去時のアーク放電の発生を抑制することが出来る。

直流電力を給電する直流電源装置同士を接続する場合にも、それぞれの直流電源装置に電流制限回路を備えることで、それぞれの直流電源装置は、プラグ受け２０からのプラグ１１の抜去時のアーク放電の発生を抑制することが出来る。例えば、バッテリを備える直流電源装置同士を接続し、一方の直流電源装置から他方の直流電源装置のバッテリを充電するような場合に、それぞれの直流電源装置は、電流制限回路を備えることで、プラグ受け２０からのプラグ１１の抜去時のアーク放電の発生を抑制することが出来る。

図１１は、２つの直流電源装置１００ａ、１００ｂを接続する場合の構成例を示す説明図である。直流電源装置１００ａは接触子２０ａ、２０ｂ、２０ｃを備えるとともに、プラグの正極側端子１１ｃ、負極側端子１１ｄを備えている。直流電源装置１００ｂは接触子２０ｄ、２０ｅ、２０ｆを備えるとともに、プラグの正極側端子１１ａ、負極側端子１１ｂを備えている。

例えば直流電源装置１００ｂを直流電源装置１００ａに接続して直流電源装置１００ａから電力の供給を受ける場合、プラグの正極側端子１１ａ、負極側端子１１ｂが、直流電源装置１００ａに挿入される。そして直流電源装置１００ｂは直流電源装置１００ａから電力の供給を停止する場合はプラグの正極側端子１１ａ、負極側端子１１ｂが直流電源装置１００ａから抜去されるが、抜去される際に電流制限回路３０が機能し、正極側端子１１ａと接触子２０ａ、２０ｂとの間のアーク放電の発生が抑制される。

直流電源装置１００ａを直流電源装置１００ｂに接続して直流電源装置１００ｂから電力の供給を受ける場合も同様に、プラグの正極側端子１１ｃ、負極側端子１１ｄが直流電源装置１００ｂに挿入される。そして直流電源装置１００ａは、直流電源装置１００ｂから電力の供給が停止される場合はプラグの正極側端子１１ｃ、負極側端子１１ｄが直流電源装置１００ｂから抜去される。プラグの正極側端子１１ｃ、負極側端子１１ｄが直流電源装置１００ｂから抜去される際に電流制限回路３０が機能し、正極側端子１１ｃと接触子２０ｄ、２０ｅとの間のアーク放電の発生が抑制される。

なお、２つの直流電源装置１００ａ、１００ｂを接続する場合は、電流制限回路３０のＭＯＳＦＥＴＴ１のドレイン電極側にダイオードＤ２を設けることで、電流の逆流を防ぐことが望ましい。

図１１に示したようにバッテリを備える直流電源装置１００ａ、１００ｂ同士を接続し、一方の直流電源装置から他方の直流電源装置のバッテリを充電するような場合に、直流電源装置１００ａ、１００ｂに電流制限回路３０を備えることで、接触子からのプラグの端子の抜去時に、アーク放電が発生するのを抑制することが出来る。

ここまでは、プラグ受け２０からのプラグ１１の抜去時のアーク放電の発生を抑制するための構成例を示してきた。次に、プラグ受け２０へのプラグ１１の挿入時にスパーク（熱アーク）の発生を抑止するための構成例を説明する。

図１２は、本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。図１２に示した直流電源装置１００は、プラグ受け２０へのプラグ１１の挿入時に発生するスパーク（熱アーク）の発生を抑止するための電流制限回路４０を備えている。

電流制限回路４０は、プラグ受け２０へのプラグ１１の挿入時に、直流電源装置１００から負荷１０へ電流が徐々に流れるように調整するための回路であり、ＭＯＳＦＥＴＴ１と、抵抗Ｒ２、Ｒ３と、コンデンサＣ２と、を含んで構成される。

プラグ１１が図１２のＸ３の位置まで挿入されると、抵抗Ｒ２、Ｒ３と、コンデンサＣ２とで電流積分回路が構成される。プラグ１１が図１２のＸ３の位置まで挿入された後に、プラグ１１が図１２のＸ２の位置まで挿入されると、抵抗Ｒ２、Ｒ３と、コンデンサＣ２とで構成された電流積分回路により、直流電源装置１００から負荷１０へ電流が徐々に流れる。

そして、最終的にプラグ１１が図１２のＸ１の位置まで挿入されると、抵抗Ｒ２、Ｒ３と、コンデンサＣ２とで構成された電流積分回路による電流が低下して、ＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート電圧が低下することにより、ＭＯＳＦＥＴＴ１がオフ状態になる。ＭＯＳＦＥＴＴ１がオフ状態になることで電流制限回路４０への分流がなくなるので、図１２に示した直流電源装置１００は、直流電源装置１００から負荷１０へ効率良く電力を供給することが出来る。

従って、図１２に示した直流電源装置１００は、プラグ受け２０へプラグ１１が挿入される際に、電流制限回路４０によって直流電源装置１００から負荷１０へ電流を徐々に流すことで、プラグ受け２０へプラグ１１が挿入される際のスパーク（熱アーク）の発生を抑止することができる。

ここで、図３等に示した電流制限回路３０と、図１２に示した電流制限回路４０とを組み合わせることで、プラグ受け２０へプラグ１１が挿入される際のスパーク（熱アーク）の発生と、プラグ受け２０からのプラグ１１の抜去時のアーク放電の発生とを併せて抑制することが可能になる。図３等に示した電流制限回路３０と、図１２に示した電流制限回路４０とを組み合わせた場合の例を説明する。

図１３は、本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。図１３に示した直流電源装置１００は、プラグ受け２０へプラグ１１が挿入される際のスパーク（熱アーク）の発生と、プラグ受け２０からのプラグ１１の抜去時のアーク放電の発生とを抑止するための電流制限回路５０を備えている。また図１３に示したプラグ受け２０は、負極側にも２つの接触子２０ｃ、２０ｄが設けられている。

電流制限回路５０は、図３等に示した電流制限回路３０と、図１２に示した電流制限回路４０とを組み合わせた回路である。すなわち、電流制限回路５０は、プラグ受け２０へのプラグ１１の挿入時に直流電源装置１００から負荷１０へ電流が徐々に流れるように機能するための回路であるとともに、プラグ受け２０からのプラグ１１の抜去時に直流電源装置１００から負荷１０へ電流が徐々に減少するように機能するための回路である。

電流制限回路５０は、ＭＯＳＦＥＴＴ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、コンデンサＣ１、Ｃ２と、ダイオードＤ１と、スイッチＳＷ１と、を含んで構成される。スイッチＳＷ１は、プラグ受け２０へのプラグ１１の挿入時にはＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート端子が抵抗Ｒ２に繋がり、プラグ受け２０からのプラグ１１の抜去時にはＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート端子が抵抗Ｒ１に繋がるような構造のスイッチである。

プラグ受け２０へのプラグ１１の挿入が開始されると、スイッチＳＷ１は、プラグ受け２０へのプラグ１１の挿入に応じた摩擦力などに応じてＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート端子を抵抗Ｒ２に接続する方へスイッチング動作を行なう。逆に、プラグ受け２０からのプラグ１１の抜去が開始されると、プラグ受け２０へのプラグ１１の挿入に応じた摩擦力などに応じてＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート端子を抵抗Ｒ１に接続する方へスイッチング動作を行なう。

図１３に示したスイッチＳＷ１が、上述したようにスイッチング動作を行なうことで、電流制限回路５０は、プラグ受け２０へのプラグ１１の挿入時に直流電源装置１００から負荷１０へ電流が徐々に流れるよう機能するとともに、プラグ受け２０からのプラグ１１の抜去時に直流電源装置１００から負荷１０へ電流が徐々に流れるように機能する。

なお電流制限回路５０は、図１４に示したように、ＭＯＳＦＥＴＴ１を保護するための抵抗Ｒ３をゲート端子側に設けるとともに、同じくＭＯＳＦＥＴＴ１を保護するためのツェナーダイオードＤｚ１をＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート端子とソース端子との間に設けても良い。

ここまでは、２つの端子と電極との接触で直流給電が行われる場合、すなわち、負荷１０のプラグ１１が２端子である場合の例を示したが、本開示は係る例に限定されるものではない。３つ以上の端子と電極との接触で直流給電が行われる場合にも、同様に電流制限回路によりアーク放電やスパーク（熱アーク）の発生を抑止できる。すなわち、負荷１０のプラグや直流電源装置１００の電極は３端子以上であっても良い。

図１５は、本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。図１５に示したのは、３つの端子によって直流給電を行なう直流電源装置１００の構成例が示されている。図１５に示した直流電源装置１００は、プラグの端子１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃがそれぞれ挿入される電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを備える。

プラグの端子１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに挿入される際には、まず端子１１１ｂ、１１１ｃが略同時に電極１２０ｂ、１２０ｃに接触し、端子１１１ｂ、１１１ｃが略同時に電極１２０ｂ、１２０ｃに接触した後に端子１１１ａが電極１２０ａに接触する。

そしてプラグの端子１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃから抜去される際には、まず端子１１１ａが電極１２０ａから離れ、端子１１１ａが電極１２０ａから離れた後に端子１１１ｂ、１１１ｃが略同時に電極１２０ｂ、１２０ｃから離れる。そして端子１１１ａが電極１２０ａから離れることで、電流制限回路３０が、直流電源装置１００から負荷１０へ電流が徐々に減少するように機能し始める。

図１６は、本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。図１６に示したのは、４つの端子によって直流給電を行なう直流電源装置１００の構成例が示されている。図１６に示した直流電源装置１００は、プラグの端子１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄがそれぞれ挿入される電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを備える。

プラグの端子１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄに挿入される際には、まず端子１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが略同時に電極１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄに接触し、端子１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが略同時に電極１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄに接触した後に端子１１１ａが電極１２０ａに接触する。端子１１１ａが他の端子１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄから送れて電極１２０ａに接触することで、電流制限回路５０が、直流電源装置１００から負荷１０へ電流が徐々に流れるよう機能し始める。

そしてプラグの端子１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄから抜去される際には、まず端子１１１ａが電極１２０ａから離れ、端子１１１ａが電極１２０ａから離れた後に端子１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが略同時に電極１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄから離れる。そして端子１１１ａが電極１２０ａから離れることで、電流制限回路５０が、直流電源装置１００から負荷１０へ電流が徐々に減少するように機能し始める。

上述したように、直流電源装置１００は、３つ以上の端子と電極との接触で直流給電が行われる場合にも、２つの端子と電極との接触で直流給電が行われる場合と同様に、電流制限回路によってアーク放電やスパーク（熱アーク）の発生を抑止できる。

図１７は、本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。図１７に示したのは、直流電源装置１００から負荷１０を切り離す際に単極双投スイッチＳＷ２を用いている直流電源装置１００の構成例である。図１７に示した例では、単極双投スイッチＳＷ２のｂ接点を、電流制限回路３０のコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との間の点と接続したことを特徴としている。直流電源装置１００から負荷１０を切り離す際に単極双投スイッチＳＷ２を用いる場合であっても、電流制限回路３０によってアーク放電やスパーク（熱アーク）の発生を抑止できる。

図１８は、図１７に示した直流電源装置１００の構成例における電流及び電圧の推移例を示す説明図である。

直流電源装置１００から負荷１０へ直流給電が行われていない電源ＯＦＦの状態、すなわち、単極双投スイッチＳＷ２がｂ接点の方に接続されている状態で、直流電源装置１００に電圧が掛かる時、その電圧Ｖ２はコンデンサＣ１に掛かり、充電電流が流れる。コンデンサＣ１の容量が０．１μＦ程度の場合、微小な電流は負荷１０に直接流れ、ＭＯＳＦＥＴＴ１はＯＦＦ状態を維持する。従って、ＭＯＳＦＥＴＴ１はＯＦＦ状態となっていることで、直流電源装置１００から負荷１０へ大きな電流は流れない。

図１８の時刻ｔ１の時点で単極双投スイッチＳＷ２が押されて、導通板がａ接点に接続されると直流電源装置１００の電圧Ｖ０は全て負荷１０にかかり、電圧Ｖ０と負荷１０の電圧Ｖ１とが同等の値になると、電流制限回路３０はショート状態となる。電流制限回路３０はショート状態となると、コンデンサＣ１に蓄積された電荷は、ダイオードＤ１を介して急速に放電される。

図１８の時刻ｔ２の時点で単極双投スイッチＳＷ２が押されて、導通板とａ接点との接続が解除されると、ＭＯＳＦＥＴＴ１のドレイン−ソース間電圧である電圧Ｖ２が上昇し始め、コンデンサＣ１に電流ｉ３が流れる。コンデンサＣ１に電流ｉ３が流れることで抵抗Ｒ１には電圧が発生し、ＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート電圧ＶｇがＶｇ−ｏｎまで上昇するとＭＯＳＦＥＴＴ１がＯＮする。ＭＯＳＦＥＴＴ１がＯＮすると、コンデンサＣ１の充電電圧が徐々に上昇していき、直流電源装置１００から負荷１０へ流れる電流ｉ２が減少していく。

単極双投スイッチＳＷ２の切り替え動作が終わると、図１８の時刻ｔ３の時点で単極双投スイッチＳＷ２の導通板とｂ接点とが接続され、ＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート電圧Ｖｇが０Ｖとなり、直流電源装置１００から負荷１０へ流れる電流ｉ２が遮断される。

上述した一連の動作により、図１７に示した直流電源装置１００は、初期状態として負荷１０に直流電源装置１００の電圧Ｖ０が掛かった時に電流制限回路３０が動作することを防いでいる。また、図１７に示した直流電源装置１００は、単極双投スイッチＳＷ２のＯＦＦ動作時は導通板が接点ａから十分離れ、接点ｂまで離れてもアーク放電が発生しない距離を確保できるとともに、電流制限回路３０の動作を止めて、余計な電力消費を抑えるとともに、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴＴ１の発熱を抑えている。

上述した一連の動作は、図９に示した、直流電源装置１００にＤＣリレー３１を備え、ＤＣリレー３１によって直流電源装置１００からの直流給電の開始と停止が行われる構成例でも同様である。

図１９は、本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。図１９に示したのは、４つの端子によって直流給電を行なう直流電源装置１００の構成例が示されている。図１９に示した直流電源装置１００は、プラグの端子１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄがそれぞれ挿入される電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを備える。

プラグの端子１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄに挿入される際には、まず端子１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが略同時に電極１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄに接触し、端子１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが略同時に電極１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄに接触した後に端子１１１ａが電極１２０ａに接触する。

そしてプラグの端子１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄから抜去される際には、まず端子１１１ａが電極１２０ａから離れ、端子１１１ａが電極１２０ａから離れた後に端子１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが略同時に電極１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄから離れる。そして端子１１１ａが電極１２０ａから離れることで、電流制限回路３０が、直流電源装置１００から負荷１０へ電流が徐々に減少するように機能し始める。

図１９に示した例では、プラグの端子１１１ａ、１１１ｃが同時に電極１２０ａ、１２０ｃに接触することはない。端子の先頭位置と末端位置とが、プラグの端子１１１ａ、１１１ｃとで異なっており、またに電極１２０ａ、１２０ｃの位置も、プラグの端子１１１ａ、１１１ｃが同時に電極１２０ａ、１２０ｃに接触しないような位置となっている。

図１９に示したようにプラグの端子１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ及び電極１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄが設けられることによっても、電流制限回路３０によりアーク放電やスパーク（熱アーク）の発生を抑止できる。

図２０は、本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。図２０に示したのは、直流電源装置１００から負荷１０を切り離す際にスイッチＳＷ３を用いている直流電源装置１００の構成例である。図２０には、プラグの端子１１ａとスイッチＳＷ３との接触によりスイッチＳＷ３の導通板が接点ａと接点ｂとの間で切り替えられる構成が示されている。また、図２０に示した例では、スイッチＳＷ３のｂ接点を、電流制限回路３０のコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との間の点と接続したことを特徴としている。

プラグが直流電源装置１００に挿入される際には、接触子２０ａと端子１１ａとが、接触子２０ｂと端子１１ｂとが、それぞれ接触される。またプラグが直流電源装置１００に挿入される際には、接触子２０ａと端子１１ａとの接触によって、スイッチＳＷ３のｂ接点を介して、微小の電流がコンデンサＣ１へ流れ、コンデンサＣ１が充電される。

その後、さらにプラグが直流電源装置１００に挿入され、スイッチＳＷ３が端子１１ａとの接触によって導通板が接点ｂから接点ａへ切り替えられる。スイッチＳＷ３の導通板が接点ａへ切り替えられると、接点ａを介して直流電源装置１００からの直流電力が負荷１０に供給される。またスイッチＳＷ３の導通板が接点ａへ切り替えられると、コンデンサＣ１に蓄えられていた電荷が、ダイオードＤ１を介して急速に放電される。

プラグが直流電源装置１００から抜去される際には、まずスイッチＳＷ３が端子１１ｂとの接触の解除によって導通板が接点ａから接点ｂへ切り替えられる。スイッチＳＷ３の導通板が接点ａから切り離されると、電流制限回路３０が動作し、直流電源装置１００からの電流を電流制限回路３０へ迂回することで、アーク放電の発生が抑制される。

そしてスイッチＳＷ３の導通板が接点ｂと接続されると、ＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート電圧が低下することでＭＯＳＦＥＴＴ１がオフ状態となる。ＭＯＳＦＥＴＴ１がオフ状態となることで、直流電源装置１００から負荷１０へ流れる電流がゼロとなる。

図２１は、本開示の一実施形態に係る直流電源装置１００の構成例を示す説明図である。図２１に示したのは、抵抗Ｒ１の替わりにサーミスタ１５０を用いた電流制限回路３０を備える直流電源装置１００の構成例である。

サーミスタ１５０は、抵抗値が温度に反比例するＮＴＣ（ＮｅｇａｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタである。図２１に示した電流制限回路３０は、ＮＴＣサーミスタであるサーミスタ１５０に流れる電流によりサーミスタ１５０が自己発熱し、常温の時の抵抗値が急激に減少する効果を用いて、コンデンサＣ１の充電時間を短縮している。

図２１に示した電流制限回路３０は、コンデンサＣ１の充電時間を短縮できることで、ＭＯＳＦＥＴＴ１の動作時間を短縮させることができる。また、図２１に示した電流制限回路３０は、ＮＴＣサーミスタであるサーミスタ１５０の自己発熱による抵抗変化を利用し、コンデンサＣ１の充電時間を短くするとともに、直流電源の電源電圧の違いに関わらずＭＯＳＦＥＴＴ１の電力消費による発熱を抑えながらアーク放電条件を抑圧することが出来る。

図２２は、図２１に示した電力制御装置１００における、プラグ１１の挿入位置との関係による、電流制限回路３０の両端電圧Ｖ１の電圧変化と、負荷１０にかかる電圧Ｖ２の電圧変化例を示す説明図である。また図２２は、プラグ１１の挿入位置との関係による、接触子２０ａ側に流れる電流ｉ１と接触子２０ｂ側に流れる電流ｉ２の電流変化例も示している。なお図２２には、図７で示した電圧変化のグラフにおける電圧Ｖ１、Ｖ２及び電流ｉ１、ｉ２が、それぞれ圧Ｖ１’、Ｖ２’及び電流ｉ１’、ｉ２’として破線で示されている。

図２１に示した電流制限回路３０は、ＮＴＣサーミスタであるサーミスタ１５０を用いることで、電圧Ｖ１、Ｖ２及び電流ｉ１、ｉ２が図２２で示したグラフのように変化する。図２１に示した電流制限回路３０は、コンデンサＣ１の充電時間を短くすることで、電源電圧の違いに関わらずＭＯＳＦＥＴＴ１の動作時間を短縮させ、ＭＯＳＦＥＴＴ１の電力消費による発熱を抑えながら、アーク放電の発生を抑制することが出来る。

図２２には、プラグ１１の挿入位置との関係によるＭＯＳＦＥＴＴ１の消費電力Ｐの推移も示されている。電圧Ｖ１、Ｖ２及び電流ｉ１、ｉ２が図２２で示したグラフのように変化することで、ＭＯＳＦＥＴＴ１の消費電力ＰもＰ’からＰに変化する。すなわち、図２１に示した電流制限回路３０は、ＮＴＣサーミスタであるサーミスタ１５０を用いることで、ＭＯＳＦＥＴＴ１の消費電力量を抑えることが出来る。

なお、図２１に示したサーミスタ１５０はＮＴＣサーミスタを用いたが、ＮＴＣサーミスタに替えてＣＴＲ（ＣｒｉｔｉｃａｌＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＲｅｓｉｓｔｏｒ）サーミスタでもＭＯＳＦＥＴＴ１の電力消費による発熱を抑えながら、アーク放電の発生を抑制する効果が期待できる。ＣＴＲサーミスタは、ある温度を超えると急激に抵抗が減少するサーミスタであり、抵抗値が温度に反比例するＮＴＣサーミスタの替わりにＣＴＲサーミスタを用いても、電流制限回路３０はコンデンサＣ１の充電時間を短縮させることが出来る。

また、図２１に示したＮＴＣサーミスタであるサーミスタ１５０に並列に、抵抗またはＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタを組み合わせることで、電流制限回路３０の動作環境温度による積分時間の変動を抑えることもできる。ＰＴＣサーミスタは、ＣＴＲサーミスタと反対に、ある温度を超えると急激に抵抗が上昇するサーミスタである。ＮＴＣサーミスタとＰＴＣサーミスタとを並列に組み合わせることで、電流制限回路３０の動作環境温度が変動しても並列に組み合わされたサーミスタ全体としての抵抗値に大きな変動を生じさせないようにすることができる。

図２１に示した電流制限回路３０は、直流電源の電圧変化に対して積分時間が比例しないので、ＭＯＳＦＥＴＴ１の遮断時間を短縮することが出来る。また図２１に示した直流制限回路３０は、直流の遮断を行うにあたり、直流電源の電圧が２倍に変化してもＭＯＳＦＥＴＴ１の消費電力がその電圧の増加に比例して大きくなることはなく、ＭＯＳＦＥＴＴ１の放熱を軽減することが出来る。

図２３は、電流制限回路３０を備えた移動体２００の機能構成例を示す説明図である。移動体２００は、例えば、ガソリン車のようにガソリンを動力源とする移動体であってもよく、電気自動車、ハイブリッド車、電気オートバイ等の、充放電可能なバッテリを主な動力源とする移動体であってもよい。図２３には、移動体２００に、バッテリ２１０と、バッテリから供給される電力により駆動する駆動部２２０と、が備えられた場合の例が示されている。駆動部２２０には、例えばワイパー、パワーウィンドウ、ライト、カーナビゲーションシステム、エアーコンディショナのような車両に備えられる装備品や、モーター等の移動体２００を駆動させる装置などが含まれうる。

そして図２３に示した移動体２００には、バッテリ２１０から駆動部２２０へ直流電力が供給される経路の途中に、電流制限回路３０が設けられている。図２３に示した移動体２００は、バッテリ２１０から駆動部２２０へ直流電力が供給される経路上に、電流制限回路３０が設けられることで、例えばバッテリ２１０を一時着脱させる際等にアーク放電の発生を抑えることが出来る。

なお図２３には、電流制限回路３０が１つだけ備えられている移動体２００の例を示したが、本開示は係る例に限定されるものではない。すなわち、電流制限回路３０は直流電力が供給される経路の途中に複数設けられても良い。また電流制限回路３０は、バッテリ２１０から駆動部２２０へ直流電力が供給される経路の途中だけでなく、他の場所、例えばバッテリ２１０を直流電力で充電する際の経路の途中に設けられても良い。移動体２００は、バッテリ２１０を直流電力で充電する際の経路の途中に電流制限回路３０を設けることで、安全にバッテリ２１０を直流電力で充電することができる。

＜２．まとめ＞
以上説明したように本開示の一実施形態によれば、直流電源装置１００から負荷１０へ直流給電が行われている際に直流電源装置１００からプラグ１１が抜去されると、直流電源装置１００から負荷１０へ流れる電流を徐々に低下させる方向に機能し、直流電源装置１００からプラグ１１が抜去された際のアーク放電の発生を抑制できる電流制限回路３０を備えた直流電源装置１００が提供される。

電流制限回路３０は、直流電源装置１００にプラグ１１が完全に挿入された状態では電流が流れない。電流制限回路３０は、直流電源装置１００にプラグ１１が完全に挿入された状態では電流が流れないことで、直流電源装置１００から負荷１０へ直流給電が行われている際に電力を消費することが無いので、電力の供給効率を低下させることが無い。

そして電流制限回路３０は、直流電源装置１００からプラグ１１が抜去される際にＭＯＳＦＥＴＴ１のドレイン−ソース間に発生する電位差により生じる電流によって電荷をコンデンサＣ１で蓄積し、コンデンサＣ１での電荷の蓄積によってＭＯＳＦＥＴＴ１のゲート電圧を上昇させて、ＭＯＳＦＥＴＴ１をオンする。

電流制限回路３０は、コンデンサＣ１での電荷の蓄積によってＭＯＳＦＥＴＴ１がオンされることによって直流電源装置１００から負荷１０への電流をＭＯＳＦＥＴＴ１を通じて流すことで、それまでプラグ１１の電極が接触していた接触子との間の電位差の発生を抑止して、直流電源装置１００からプラグ１１が抜去された際のアーク放電の発生を抑制することが出来る。

本開示の実施形態に係るプラグ１１及びプラグ受け２０は、それぞれＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）のオス型コネクタ及びメス型コネクタに適用されても良い。ＵＳＢのメス型コネクタからオス型コネクタへ直流の電力が供給される場合に、本開示の実施の形態に係る直流制限回路３０がＵＳＢポートを備える機器に設けられることで、ＵＳＢのメス型コネクタからオス型コネクタが抜去された際のアーク放電の発生を抑えることが出来る。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
直流電力の供給時に該直流電力を供給する電極に設けられる第１の接点に接触する前に、前記電極における該直流電力の供給時に電流が流れる受電側の端子が接触する位置に設けられる第２の接点と前記端子との接触が解除される前に、前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させ、
前記端子が前記第１の接点に接触している場合は電流を流さず、前記端子が前記第２の接点に接触している場合にのみ前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる、電流制限回路。
（２）
前記第１の接点と前記第２の接点との間の電位差を徐々に上昇させることで前記直流電力を受電する機器の正極と負極との間の電位差を減少させ、前記第２の接点と前記端子との間に流れる電流を減少させる、前記（１）に記載の電流制限回路。
（３）
前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点でオン状態になり、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させるスイッチング素子を備える、前記（２）に記載の電流制限回路。
（４）
前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点で充電が開始され、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記スイッチング素子のゲート電圧を上昇させる容量素子を備える、前記（３）に記載の電流制限回路。
（５）
前記スイッチング素子のゲート端子に電圧を印加する時間を、前記容量素子と共に設定する抵抗素子を備える、前記（４）に記載の電流制限回路。
（６）
前記抵抗素子は、抵抗値が温度上昇に伴い低下する素子である、前記（５）に記載の電流制限回路。
（７）
前記端子が前記第１の接点と接触する前に前記第２の接点と接触する際に、前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を徐々に増加させる、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の電流制限回路。
（８）
前記端子が前記第１の接点と接触する前に前記第２の接点と接触する場合と、前記端子が前記第１の接点と接触してから前記第２の接点と接触する場合との機能を切り替えるスイッチを備える、前記（７）に記載の電流制限回路。
（９）
直流電力を供給する正極側電極及び負極側電極を少なくとも備え、
前記正極側電極または負極側電極の少なくともいずれかは、
第１の接点と、
前記直流電力の供給時に直流電流が流れる受電側の端子が前記第１の接点に接触する前に接触する位置に設けられる第２の接点と、
前記端子と前記第２の接点との接触が解除される前に前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる電流制限回路と、
を備え、
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接触している場合は電流を流さず、前記端子が前記第２の接点に接触している場合にのみ前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる、直流電力供給コネクタ。
（１０）
前記電流制限回路は、前記第１の接点と前記第２の接点との間の電位差を徐々に上昇させることで前記直流電力を受電する機器の正極と負極との間の電位差を減少させ、前記第２の接点と前記端子との間に流れる電流を減少させる、前記（９）に記載の直流電力供給コネクタ。
（１１）
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点でオン状態になり、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させるスイッチング素子を備える、前記（１０）に記載の直流電力供給コネクタ。
（１２）
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点で充電が開始され、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記スイッチング素子のゲート電圧を上昇させる容量素子を備える、前記（１１）に記載の直流電力供給コネクタ。
（１３）
前記電流制限回路は、前記スイッチング素子のゲート端子に電圧を印加する時間を、前記容量素子と共に設定する抵抗素子を備える、前記（１２）に記載の直流電力供給コネクタ。
（１４）
前記抵抗素子は、抵抗値が温度上昇に伴い低下する素子である、前記（１３）に記載の電流制限コネクタ。
（１５）
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点と接触する前に前記第２の接点と接触する際に、前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を徐々に増加させる、前記（９）〜（１４）のいずれかに記載の直流電力供給コネクタ。
（１６）
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点と接触する前に前記第２の接点と接触する場合と、前記端子が前記第１の接点と接触してから前記第２の接点と接触する場合との機能を切り替えるスイッチを備える、前記（１５）に記載の電流制限コネクタ。
（１７）
直流電力を供給する直流電源と、
前記直流電源からの直流電力を供給する正極側電極及び負極側電極と、
を少なくとも備え、
前記正極側電極または負極側電極の少なくともいずれかは、
第１の接点と、
前記直流電力の供給時に直流電流が流れる受電側の端子が前記第１の接点に接触する前に接触する位置に設けられる第２の接点と、
前記端子と前記第２の接点との接触が解除される前に前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる電流制限回路と、
を備え、
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接触している場合は電流を流さず、前記端子が前記第２の接点に接触している場合にのみ前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる、直流電源装置。
（１８）
前記電流制限回路は、前記第１の接点と前記第２の接点との間の電位差を徐々に上昇させることで前記直流電力を受電する機器の正極と負極との間の電位差を減少させ、前記第２の接点と前記端子との間に流れる電流を減少させる、前記（１７）に記載の直流電源装置。
（１９）
前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点でオン状態になり、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させるスイッチング素子を備える、前記（１８）に記載の直流電源装置。
（２０）
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点で充電が開始され、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記スイッチング素子のゲート電圧を上昇させる容量素子を備える、前記（１９）に記載の直流電源装置。
（２１）
前記電流制限回路は、前記スイッチング素子のゲート端子に電圧を印加する時間を、前記容量素子と共に設定する抵抗素子を備える、前記（２０）に記載の直流電源装置。
（２２）
前記抵抗素子は、抵抗値が温度上昇に伴い低下する素子である、前記（２１）に記載の直流電源装置。
（２３）
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点と接触する前に前記第２の接点と接触する際に、前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を徐々に増加させる、前記（１７）〜（２２）のいずれかに記載の直流電源装置。
（２４）
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点と接触する前に前記第２の接点と接触する場合と、前記端子が前記第１の接点と接触してから前記第２の接点と接触する場合との機能を切り替えるスイッチを備える、前記（２３）に記載の直流電源装置。
（２５）
直流電力の供給を受ける端子がドレイン側の接点と接続しなくなった時点でオン状態になり、前記端子がソース側の接点にのみ接続された状態で前記ソース側の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させるスイッチング素子と、
端子が前記ドレイン側の接点に接続されなくなった時点で充電が開始され、前記端子が前記ソース側の接点にのみ接続された状態で前記スイッチング素子のゲート電圧を上昇させる容量素子と、
前記スイッチング素子のゲート端子に電圧を印加する時間を、前記容量素子と共に設定する抵抗素子と、
を備える、電流制限回路。
（２６）
前記ドレイン側の接点と前記ソース側の接点との間の電位差を徐々に上昇させることで前記直流電力を受電する機器の正極と負極との間の電位差を減少させ、前記ソース側の接点と前記端子との間に流れる電流を減少させる、前記（２５）に記載の電流制限回路。
（２７）
前記抵抗素子は、抵抗値が温度上昇に伴い低下する素子である、前記（２５）または（２６）に記載の電流制限回路。
（２８）
前記端子が前記ドレイン側の接点と接触する前に前記ソース側の接点と接触する際に、前記ソース側の接点を通じて前記端子へ流れる電流を徐々に増加させる、前記（２５）〜（２７）のいずれかに記載の電流制限回路。
（２９）
前記端子が前記ドレイン側の接点と接触する前に前記ソース側の接点と接触する場合と、前記端子が前記ドレイン側の接点と接触してから前記ソース側の接点と接触する場合との機能を切り替えるスイッチを備える、前記（２８）に記載の電流制限回路。
（３０）
前記（１）〜（８）のいずれかに記載の電流制限回路を備える、移動体。
（３１）
直流電力を供給するバッテリと、
前記バッテリから供給される直流電力による駆動する駆動部と、
前記バッテリと前記駆動部との間に設けられる、少なくとも１つの、請求項１に記載の電流制限回路と、
を備える、電力供給システム。
（３２）
前記電力供給システムは、移動体に備えられる、前記（３１）に記載の電力供給システム。
（３３）
前記電流制限回路は、前記第１の接点と前記第２の接点との間の電位差を徐々に上昇させることで前記直流電力を受電する機器の正極と負極との間の電位差を減少させ、前記第２の接点と前記端子との間に流れる電流を減少させる、前記（３１）または（３２）に記載の電力供給システム。
（３４）
前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点でオン状態になり、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させるスイッチング素子を備える、前記（３３）に記載の電力供給システム。
（３５）
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点で充電が開始され、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記スイッチング素子のゲート電圧を上昇させる容量素子を備える、前記（３４）に記載の電力供給システム。
（３６）
前記電流制限回路は、前記スイッチング素子のゲート端子に電圧を印加する時間を、前記容量素子と共に設定する抵抗素子を備える、前記（３５）に記載の電力供給システム。
（３７）
前記抵抗素子は、抵抗値が温度上昇に伴い低下する素子である、前記（３６）に記載の電力供給システム。
（３８）
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点と接触する前に前記第２の接点と接触する際に、前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を徐々に増加させる、前記（３１）〜（３７）のいずれかに記載の電力供給システム。
（３９）
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点と接触する前に前記第２の接点と接触する場合と、前記端子が前記第１の接点と接触してから前記第２の接点と接触する場合との機能を切り替えるスイッチを備える、前記（３８）に記載の電力供給システム。

１：直流電力供給システム
１０：負荷
１１：プラグ
１１ａ：正極側端子
１１ｂ：負極側端子
１１ｃ：正極側端子
１１ｄ：負極側端子
２０：プラグ受け
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２１ａ、２１ｂ：接触子
２２：スイッチ
２２ａ、２２ｂ：端子
３０、４０、５０：電流制限回路
３１：ＤＣリレー
１００、１００ａ、１００ｂ：直流電源装置
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ：端子
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ：電極
２００：移動体
２１０：バッテリ
２２０：駆動部

Claims

直流電力の供給時に該直流電力を供給する電極に設けられる第１の接点に接触する前に、前記電極における該直流電力の供給時に電流が流れる受電側の端子が接触する位置に設けられる第２の接点と前記端子との接触が解除される前に、前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させ、
前記端子が前記第１の接点に接触している場合は前記第２の接点への電流を遮断し、前記端子が前記第２の接点に接触している場合にのみ前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる、電流制限回路。
前記第１の接点と前記第２の接点との間の電位差を徐々に上昇させることで前記直流電力を受電する機器の正極と負極との間の電位差を減少させ、前記第２の接点と前記端子との間に流れる電流を減少させる、請求項１に記載の電流制限回路。
前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点でオン状態になり、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させるスイッチング素子を備える、請求項２に記載の電流制限回路。
前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点で充電が開始され、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記スイッチング素子のゲート電圧を上昇させる容量素子を備える、請求項３に記載の電流制限回路。
前記スイッチング素子のゲート端子に電圧を印加する時間を、前記容量素子と共に設定する抵抗素子を備える、請求項４に記載の電流制限回路。
前記抵抗素子は、抵抗値が温度上昇に伴い低下する素子である、請求項５に記載の電流制限回路。
直流電力を供給する正極側電極及び負極側電極を少なくとも備え、
前記正極側電極または負極側電極の少なくともいずれかは、
第１の接点と、
前記直流電力の供給時に直流電流が流れる受電側の端子が前記第１の接点に接触する前に接触する位置に設けられる第２の接点と、
前記端子と前記第２の接点との接触が解除される前に前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる電流制限回路と、
を備え、
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接触している場合は前記第２の接点への電流を遮断し、前記端子が前記第２の接点に接触している場合にのみ前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる、直流電力供給コネクタ。
前記電流制限回路は、前記第１の接点と前記第２の接点との間の電位差を徐々に上昇させることで前記直流電力を受電する機器の正極と負極との間の電位差を減少させ、前記第２の接点と前記端子との間に流れる電流を減少させる、請求項７に記載の直流電力供給コネクタ。
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点でオン状態になり、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させるスイッチング素子を備える、請求項８に記載の直流電力供給コネクタ。
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点で充電が開始され、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記スイッチング素子のゲート電圧を上昇させる容量素子を備える、請求項９に記載の直流電力供給コネクタ。
前記電流制限回路は、前記スイッチング素子のゲート端子に電圧を印加する時間を、前記容量素子と共に設定する抵抗素子を備える、請求項１０に記載の直流電力供給コネクタ。
前記抵抗素子は、抵抗値が温度上昇に伴い低下する素子である、請求項１１に記載の電流制限コネクタ。
直流電力を供給する直流電源と、
前記直流電源からの直流電力を供給する正極側電極及び負極側電極と、
を少なくとも備え、
前記正極側電極または負極側電極の少なくともいずれかは、
第１の接点と、
前記直流電力の供給時に直流電流が流れる受電側の端子が前記第１の接点に接触する前に接触する位置に設けられる第２の接点と、
前記端子と前記第２の接点との接触が解除される前に前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる電流制限回路と、
を備え、
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接触している場合は前記第２の接点への電流を遮断し、前記端子が前記第２の接点に接触している場合にのみ前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させる、直流電源装置。
前記電流制限回路は、前記第１の接点と前記第２の接点との間の電位差を徐々に上昇させることで前記直流電力を受電する機器の正極と負極との間の電位差を減少させ、前記第２の接点と前記端子との間に流れる電流を減少させる、請求項１３に記載の直流電源装置。
前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点でオン状態になり、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させるスイッチング素子を備える、請求項１４に記載の直流電源装置。
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点で充電が開始され、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記スイッチング素子のゲート電圧を上昇させる容量素子を備える、請求項１５に記載の直流電源装置。
前記電流制限回路は、前記スイッチング素子のゲート端子に電圧を印加する時間を、前記容量素子と共に設定する抵抗素子を備える、請求項１６に記載の直流電源装置。
前記抵抗素子は、抵抗値が温度上昇に伴い低下する素子である、請求項１７に記載の直流電源装置。
請求項１に記載の電流制限回路を備える、移動体。
直流電力を供給するバッテリと、
前記バッテリから供給される直流電力による駆動する駆動部と、
前記バッテリと前記駆動部との間に設けられる、少なくとも１つの、請求項１に記載の電流制限回路と、
を備える、電力供給システム。
前記電力供給システムは、移動体に備えられる、請求項２０に記載の電力供給システム。
前記電流制限回路は、前記第１の接点と前記第２の接点との間の電位差を徐々に上昇させることで前記直流電力を受電する機器の正極と負極との間の電位差を減少させ、前記第２の接点と前記端子との間に流れる電流を減少させる、請求項２０に記載の電力供給システム。
前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点でオン状態になり、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記第２の接点を通じて前記端子へ流れる電流を減少させるスイッチング素子を備える、請求項２２に記載の電力供給システム。
前記電流制限回路は、前記端子が前記第１の接点に接続されなくなった時点で充電が開始され、前記端子が前記第２の接点にのみ接続された状態で前記スイッチング素子のゲート電圧を上昇させる容量素子を備える、請求項２３に記載の電力供給システム。
前記電流制限回路は、前記スイッチング素子のゲート端子に電圧を印加する時間を、前記容量素子と共に設定する抵抗素子を備える、請求項２４に記載の電力供給システム。
前記抵抗素子は、抵抗値が温度上昇に伴い低下する素子である、請求項２５に記載の電力供給システム。