JP2023509276A

JP2023509276A - ２つの電圧源により給電される直流回路遮断用スイッチ

Info

Publication number: JP2023509276A
Application number: JP2022525635A
Authority: JP
Inventors: コプリフセク、ミティア; レバール、ブラーネ
Original assignee: イーティーアイエレクトロエレメント、ディー．オー．オー．
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2023-03-08
Also published as: SI25930A; US20220392724A1; WO2021091497A1; CN114762073A; EP4055621A1; KR20220088502A

Abstract

本発明は、電気回路を遮断するためのスイッチに関し、電気回路では、２つの電圧源（Ｓ１、Ｓ２）および少なくとも１つの負荷（Ｌ）は一体化され、相互に接続され、本発明の目的は、必要なときにそのような電気回路を迅速かつ効率的に遮断することであり、その結果、前記遮断後、負荷と前記電圧源のいずれかとの間の潜在的な接触はそれぞれ排除されなければならず、さらにまた、前記負荷と、前記負荷と電気的に相互接続されてよい、任意の他の負荷または電気回路との間の潜在的相互作用はそれぞれ、同じく排除されなければならない。この目的のために、主電気伝導体（１０）は、両方の電圧源（Ｓ１、Ｓ２）と追加電気伝導体（１１）により橋絡された前記負荷（Ｌ）との間の領域内にあり、追加電気伝導体（１１）は、前記電圧源（Ｓ１、Ｓ２）と、さらにまた前記負荷（Ｌ）と電気的に並列に接続され、スイッチの活動化前に、すなわち、電気回路（１）の正常動作中にギャップ（Ｇ）によって遮断され、その結果として電気を通さず、溶融部材（２１）を伴う一体化された電気ヒューズ（２）を伴う電気伝導性分岐（１２）は、両方の電圧源（Ｓ１、Ｓ２）の間にある領域（１００）内の２つの互いに離して配置された接続点（１００’、１００”）で前記主伝導体（１０）に並列に接続され、一方、前記接続点（１００’、１００”）の間の中間領域（１０００）内に前記主伝導体（１０）は、取外し可能部位（１０’）を備え付け、取外し可能部位（１０’）は、事前に決定された各条件で主伝導体（１０）から離して取外し可能であり、前記追加電気伝導体（１１）内のギャップ（Ｇ）の中に不可逆的に移動可能であり、前記追加電気伝導体（１１）は、これによって電気伝導性になり、一方同時に、主電気伝導体（１０）は、自身から前記部位（１０’）を取り除いたときに電気を通さなくなる。【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも１つの負荷、および２つの互いに直接に接続された電圧源を備える直流電気回路を遮断するのに適したスイッチに関する。

これに関して本発明は、必要なときにそのような電気回路を迅速かつ効率的にどのように遮断するかという問題に基づき、前記遮断後、負荷と前記電圧源のいずれかとの間の各電位接触は、排除されなければならず、さらにまた、前記負荷と、前記負荷と電気的に相互接続されてよい任意の他の負荷または電気回路との間の各電位相互作用もまた排除されなければならない。

詳細には、電動車両の分野では、単一電圧源によって給電する代わりに、車両は、２つの電圧源により給電しなくてはならないという義務がある。すなわち、そのような取り組み方法によれば、前記電圧源の一方が故障していても依然として車両に給電できる。しかしながら、車両の分野ではさらにまた非常事態の場合、電気回路を即座に遮断しなければならないことが常に要求され、これは、たとえば衝突または車両への他の損傷により、別の状況で変則的な回路、すなわち短絡が制御されずに確立することにつながり、その結果、火の発生につながる可能性があるので重要である。

単一電圧源を伴う直流電気回路を遮断するためのスイッチは、国際公開第２０１９／１７７５４６号（特許文献１）で開示されている。そのような従来技術の概念は、主電気伝導体の一次分岐または二次分岐を介して直流または交流の電気回路、および前記電圧源と接続された少なくとも１つの電気負荷を提供し、代替電気伝導体は、主電気伝導体の前記分岐の少なくとも一方と接続され、その結果、事前に規定された各状況で、すなわち事前に決定された各条件を満たすことにより、前記分岐は物理的に遮断され、そのとき、前記分岐にすでに存在するような電流は、次いで前記代替電気伝導体を通して向きを変えられる。主電気伝導体の対応する分岐と並列に接続された前記代替電気伝導体は、２つの相互に整列した部位から構成され、これらの部位はそれぞれ、それ自体が主電気伝導体の対応する分岐と接続され、これらの部位の間には、電気絶縁ギャップが存在し、主電気伝導体の前記分岐は、機械的に取外し可能であり、電気伝導性部位を含み、この部位は、事前に規定された状況では、すなわち対応する機械的衝撃によって、事前に規定された各条件を満たすことにより前記分岐の残りの部分から離して取外し可能であり、代替伝導体の両方の部位の間にある前記ギャップの中に不可逆的に移動可能であり、代替伝導体は、これによって橋絡され、電気的伝導性になる。前記電気伝導体に加えて、さらにまた事前に規定された各条件が満たされたときに事前に規定された状況でトリガされるのに適した、主伝導体の前記弱くなった分岐の前記取外し可能な部位に近接して配列された花火式アクチュエータが予見され、その結果、前記部位は、次いで前記花火式アクチュエータによって前記分岐から機械的に離して取外し可能であり、代替伝導体の両方の部位の間にある前記ギャップの中に移動可能である。そのような概念は、単一電圧源を有する電気回路でうまく利用されてよいが、さらにまた２つの電源が一体化される回路で利用されないことがある。

国際公開第２０１９／１７７５４６号

本発明は、直流回路を遮断するためのスイッチに関し、２つの直流電圧源は、前記回路内部に一体化され、互いに直列に接続され、両方とも主電気伝導体を介して少なくとも１つの電気負荷と電気的に接続される。

本発明によれば、すでに言及した技術的問題は、前記主電気伝導体が前記電圧源と追加電気伝導体により橋絡された前記負荷の間の領域内にあるような方法で解決され、追加電気伝導体は、前記電圧源と、さらにまた前記負荷と電気的に並列に接続され、スイッチの活動化前に、すなわち電気回路の正常動作中にギャップによって遮断され、その結果として電気を通さない。他方では、溶融部材を伴う一体化された電気ヒューズを伴う電気伝導性分岐は、両方の電圧源の間にある領域内の２つの互いに離して配置された接続点で前記主伝導体に並列に接続される。前記主伝導体は、取外し可能な部位を備え付けた前記接続点の間の中間領域内にあり、前記取外し可能な部位は、事前に決定された各条件で主伝導体から離して取外し可能であり、前記追加電気伝導体内のギャップの中に不可逆的に移動可能であり、前記追加電気伝導体は、これによって電気伝導性になり、一方同時に、主電気伝導体は、自身から前記部位を取り除くときに電気を通さなくなる。

本発明の好ましい実施形態では、主伝導体の前記部位は、好ましくはセンサによって活動化されるパイロスイッチによって追加伝導体内のギャップの中に移動可能である。センサは、一般に前記パイロスイッチの活動化に適した任意のセンサであり、やや好ましくは加速度検出センサである。

添付図面で提示する実施形態に基づき、本発明についてについてさらに説明する。

直流電気回路および対応する負荷に２つの電圧源によって正常にエネルギーを供給している間に前記電気回路を遮断するのに適した、概略的に描いた本発明によるスイッチである。センサから受信した信号に基づきパイロスイッチが活動化され電気回路が遮断された瞬間に描いた、図１によるスイッチである。主回路が遮断されたときに追加伝導体およびヒューズを通る別の電気回路が確立された瞬間に描いた、図１によるスイッチである。主回路が遮断され、追加伝導体およびヒューズを通る別の回路が確立されたときに前記ヒューズの溶融部材もまた遮断されるようになる別の状態での、図１によるスイッチである。

本発明によるスイッチは、直流回路１を遮断するのに適しており、２つの直流電圧源Ｓ１、Ｓ２は、前記回路１内部に一体化され、互いに直列に接続され、両方とも主電気伝導体１０を介して少なくとも１つの電気負荷Ｌと電気的に接続される。

前記主電気伝導体１０は、前記電圧源Ｓ１、Ｓ２と追加電気伝導体１１により橋絡された前記負荷Ｌの間の領域内にあり、追加電気伝導体は、前記電圧源Ｓ１、Ｓ２と、さらにまた前記負荷Ｌと電気的に並列に接続され、スイッチの活動化前に、すなわち電気回路１の正常動作中にギャップＧによって遮断され、その結果として電気を通さない。

溶融部材２１を伴う一体化された電気ヒューズ２を伴う電気的伝導性分岐１２は、両方の電圧源Ｓ１、Ｓ２の間にある領域１００内の２つの互いに離して配置された接続点１００’、１００”で前記主伝導体１０に並列に接続される。

前記接続点１００’、１００”の間の中間領域１０００内に前記主伝導体１０は、取外し可能な部位１０’を備え付け、取外し可能な部位１０’は、事前に決定された各条件で主伝導体１０から離して取外し可能であり、前記追加電気伝導体１１内のギャップＧの中に移動可能であり、前記追加電気伝導体１１は、これによって電気伝導性になり、一方同時に、主伝導体１０は、自身から前記部位１０’を取り除くときに電気を通さなくなる。前記取外し可能な部位１０’、およびギャップＧに近接する追加伝導体１１の領域は、任意選択ですでに引用した従来技術（国際公開第２０１９／１７７５４６号（特許文献１））で使用される手法で本質的に設計される。

図示する実施形態では、主伝導体１０の前記部位１０’は、加速度を検出するのに適したセンサ４によって活動化されるパイロスイッチ３によって追加伝導体１２内のギャップＧの中に移動可能である。

電気回路１の正常動作により、前記負荷Ｌは、主電気伝導体を介して、２つの電源Ｓ１、Ｓ２によりエネルギーを供給される電気回路の中に一体化される。ヒューズ２の抵抗は、伝導体１０、１１の抵抗よりも本質的に高いので、そのような動作モードでは、分岐１２を通る電流はまったくない、または少なくとも事実上ない。

非常事態の理由のために、たとえば電気車両の衝突などにより回路１が遮断されることにより、すなわち事前に決定された各条件が満たされるとすぐに、センサ４は、前記パイロスイッチ３を活動化し、それにより、部位１０’は、主伝導体１０から取り除かれて追加伝導体１１内のギャップＧの中に移動することになる。その結果、一方では、主伝導体１０は、両方の電源Ｓ１、Ｓ２の間にある自身の中間領域１０００で遮断されるようになり、他方では、負荷Ｌは、追加伝導体１１を通して確立された短絡の中に一体化されるようになり、追加伝導体１１内のギャップＧは、主伝導体１０の前記部位１０’により橋絡され、したがって電気伝導性がある。そのような場合、電流は、分岐１２を通してだけ依然として流れてよく、これは、一方では、負荷Ｌ、さらにまた負荷Ｌとなんらかの方法で接続されてよい潜在的な他の負荷および電源の放電を可能にし、他方では、これはまた、ヒューズ２内の溶融部材２１の加熱および溶融につながり、そのとき、分岐１２もまた遮断され、電気を通さなくなる。そのとき、電気的に放電された負荷Ｌは、追加伝導体１１を介して自身の電気回路の中に、実際は短絡の中に一体化され、一方、電源Ｓ１、Ｓ２は、追加伝導体１１を介して別個の回路の中に一体化されたままであり、しかしながら、別個の回路は、電源Ｓ１、Ｓ２の間の中間領域で物理的に遮断され、明らかに電気を通さない。部位１０’の長さは、主伝導体１０から前記部位１０’を除去するときに電気アークの発生を防止するのに十分であるべきであることを当業者は理解されよう。

単一電圧源を伴う直流電気回路を遮断するためのスイッチは、国際公開第２０１９／１７７５４６号（特許文献１）で開示されている。そのような従来技術の概念は、主電気伝導体の一次分岐または二次分岐を介して直流または交流の電気回路、および前記電圧源と接続された少なくとも１つの電気負荷を提供し、代替電気伝導体は、主電気伝導体の前記分岐の少なくとも一方と接続され、その結果、事前に規定された各状況で、すなわち事前に決定された各条件を満たすことにより、前記分岐は物理的に遮断され、そのとき、前記分岐にすでに存在するような電流は、次いで前記代替電気伝導体を通して向きを変えられる。主電気伝導体の対応する分岐と並列に接続された前記代替電気伝導体は、２つの相互に整列した部位から構成され、これらの部位はそれぞれ、それ自体が主電気伝導体の対応する分岐と接続され、これらの部位の間には、電気絶縁ギャップが存在し、主電気伝導体の前記分岐は、機械的に取外し可能であり、電気伝導性部位を含み、この部位は、事前に規定された状況では、すなわち対応する機械的衝撃によって、事前に規定された各条件を満たすことにより前記分岐の残りの部分から離して取外し可能であり、代替伝導体の両方の部位の間にある前記ギャップの中に不可逆的に移動可能であり、代替伝導体は、これによって橋絡され、電気的伝導性になる。前記電気伝導体に加えて、さらにまた事前に規定された各条件が満たされたときに事前に規定された状況でトリガされるのに適した、主伝導体の前記弱くなった分岐の前記取外し可能な部位に近接して配列された花火式アクチュエータが予見され、その結果、前記部位は、次いで前記花火式アクチュエータによって前記分岐から機械的に離して取外し可能であり、代替伝導体の両方の部位の間にある前記ギャップの中に移動可能である。そのような概念は、単一電圧源を有する電気回路でうまく利用されてよいが、さらにまた２つの電源が一体化される回路で利用されないことがある。さらに、米国特許出願公開第２０１９／０２８３６２６（Ａ１）号明細書（特許文献２）には、ＨＶ（高電圧）エネルギー貯蔵機器が開示されている。

国際公開第２０１９／１７７５４６号米国特許出願公開第２０１９／０２８３６２６（Ａ１）号明細書

本発明によれば、すでに言及した技術的問題は、前記主電気伝導体が前記電圧源と追加電気伝導体により橋絡された前記負荷の間の領域内にあるような方法で解決され、追加電気伝導体は、前記電圧源と、さらにまた前記負荷と電気的に並列に接続され、スイッチの活動化前に、すなわち電気回路の正常動作中にギャップによって遮断され、その結果として電気を通さない。他方では、溶融部材を伴う一体化された電気ヒューズを伴う電気伝導性分岐は、両方の電圧源の間にある領域内の２つの互いに離して配置された接続点で前記主伝導体に並列に接続される。前記主伝導体は、取外し可能な部位を備え付けた前記接続点の間の中間領域内にあり、前記取外し可能な部位は、事前に決定された条件で主伝導体から離して取外し可能であり、前記追加電気伝導体内のギャップの中に不可逆的に移動可能であり、前記追加電気伝導体は、これによって電気伝導性になり、一方同時に、主電気伝導体は、自身から前記部位を取り除くときに電気を通さなくなる。

前記接続点１００’、１００”の間の中間領域１０００内に前記主伝導体１０は、取外し可能な部位１０’を備え付け、取外し可能な部位１０’は、事前に決定された条件で主伝導体１０から離して取外し可能であり、前記追加電気伝導体１１内のギャップＧの中に移動可能であり、前記追加電気伝導体１１は、これによって電気伝導性になり、一方同時に、主伝導体１０は、自身から前記部位１０’を取り除くときに電気を通さなくなる。前記取外し可能な部位１０’、およびギャップＧに近接する追加伝導体１１の領域は、任意選択ですでに引用した従来技術（国際公開第２０１９／１７７５４６号（特許文献１））で使用される手法で本質的に設計される。

Claims

直流回路（１）を遮断するためのスイッチであって、２つの直流電圧源（Ｓ１、Ｓ２）は、前記直流回路（１）内部に一体化され、互いに直列に接続され、両方とも主電気伝導体（１０）を介して少なくとも１つの電気負荷（Ｌ）と電気的に接続されるスイッチにおいて、前記主電気伝導体（１０）は、前記電圧源（Ｓ１、Ｓ２）と追加電気伝導体（１１）により橋絡された前記負荷（Ｌ）の間の領域内にあり、前記追加電気伝導体（１１）は、前記電圧源（Ｓ１、Ｓ２）と、さらにまた前記負荷（Ｌ）と電気的に並列に接続され、前記スイッチの活動化前に、すなわち前記直流回路（１）の正常動作中にギャップ（Ｇ）によって遮断され、その結果として電気を通さず、溶融部材（２１）を伴う一体化された電気ヒューズ（２）を伴う電気伝導性分岐（１２）は、両方の前記電圧源（Ｓ１、Ｓ２）の間にある領域（１００）内の２つの互いに離して配置された接続点（１００’、１００”）で前記主電気伝導体（１０）に並列に接続され、一方、前記接続点（１００’、１００”）の間の中間領域（１０００）内に前記主電気伝導体（１０）は、取外し可能な部位（１０’）を備え付け、前記取外し可能な部位（１０’）は、事前に決定された各条件で前記主電気伝導体から離して取外し可能であり、前記追加電気伝導体（１１）内のギャップ（Ｇ）の中に不可逆的に移動可能であり、前記追加電気伝導体（１１）は、これによって電気伝導性になり、一方同時に、前記主電気伝導体（１０）は、自身から前記部位（１０’）を取り外したときに電気を通さなくなることを特徴とするスイッチ。
前記主電気伝導体（１０）の前記部位（１０’）は、パイロスイッチ（３）によって前記追加電気伝導体（２）内の前記ギャップ（Ｇ）の中に移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載のスイッチ。
前記パイロスイッチ（３）は、センサ（４）によって活動化されることを特徴とする、請求項２に記載のスイッチ。
前記パイロスイッチ（３）の活動化のために使用される前記センサ（４）は、加速度検出センサであることを特徴とする、請求項３に記載のスイッチ。