JP7155712B2 - 蓄電池システム - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池システムに関するものである。

蓄電池と電気負荷とが電気経路を介して接続される蓄電池システムでは、一般的に半導体スイッチング素子等を用いて電気経路のオンオフの制御が行われる。このような回路で、流れている電流を遮断すると、配線等のインダクタに起因する誘導起電力によってサージ電圧が生じる。このようなサージ電圧から、半導体スイッチング素子等を保護するために、アクティブクランプ回路が設けられている。例えば、特許文献１に開示される技術では、半導体スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴを保護するために、ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートの間に直列に接続されたツェナーダイオードからなるクランプ部が設けられている。そして、ドレインにかかる電圧が所定電圧を超えると、クランプ部が導通状態になり、ゲートに電圧を印加し、ＭＯＳＦＥＴをオン状態として、サージ電流を流す。そして、ＭＯＳＦＥＴと周辺の素子をサージ電流から保護している。

特開２０１６－１６７６９３号公報

ところで、近年では、電源経路の大電流化を図るべく、並列に配されたスイッチ経路のそれぞれに半導体スイッチング素子を設けることが提案されている。かかる場合には、クランプ部によりＭＯＳＦＥＴをオン状態にしてサージ電流を流す際に、以下の対応が必要になると考えられる。すなわち、サージ電圧が発生した場合には、全ての半導体スイッチング素子がオン状態となり、全てのスイッチ経路で電流が流れることが望まれる。しかしながら、実際には、クランプ部に用いられる素子の降伏電圧のバラツキによって、降伏電圧の低い素子が用いられたクランプ部のみが導通し、１つの半導体スイッチング素子のみがオン状態となり、１つのスイッチ経路のみに電流が流れることが考えられる。このように、降伏電圧の低い素子が用いられたクランプ部のみが導通するとなれば、スイッチ経路に流れる電流が小さくなり、対応できるサージ電圧も低くなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、サージ電圧に適切に対応できる蓄電池システムを提供することにある。

第１の手段では、蓄電池（１１,１２）と電気機器（１４）とを接続する電気経路（Ｌ１）において互いに並列に配された複数のスイッチ経路（Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ）上にそれぞれ設けられた半導体スイッチング素子（３０）と、前記スイッチ経路上に過電流が流れることに基づいて、前記半導体スイッチング素子の遮断を行う遮断部（４０）と、前記複数のスイッチ経路に設けられた前記各半導体スイッチング素子における制御端子（３１）と一方の入出力端子（３３）とを接続する短絡経路（Ｌ１２）に設けられ、前記一方の入出力端子に所定の高電圧が印加された場合に導通状態となるクランプ部（３５）と、を備えている。

互いに並列に配された複数のスイッチ経路上に過電流が流れると、遮断部によって半導体スイッチング素子が遮断される。遮断部によって、急激に電流が遮断されると、電気経路上のインダクタンスによってサージ電圧が生じる。この場合、サージ電圧の発生により、各半導体スイッチング素子における制御端子と一方の入出力端子との間の短絡経路に設けられたクランプ部が導通状態となり、それに伴い各半導体スイッチング素子がオン状態に移行する。そのため、大きなサージ電流であっても複数のスイッチ経路に分流させて流すことができることになり、蓄電池システムにおいて、半導体スイッチング素子を保護しつつ、大きなサージ電圧に対応することができる。

第２の手段では、前記短絡経路は、前記複数のスイッチ経路ごとに設けられており、前記クランプ部は、前記各短絡経路にそれぞれ設けられたツェナーダイオードを含み、前記ツェナーダイオードは、ツェナー降伏領域において電流に対する電圧変化の大きい領域と電流に対する電圧変化の小さい領域とを有し、前記高電圧の印加時に、前記電圧変化の大きい領域で動作する。

並列接続されたスイッチ経路にそれぞれ短絡経路が設けられ、かつその各短絡経路に、クランプ部としてツェナーダイオードがそれぞれ設けられている構成では、各半導体スイッチング素子の遮断に伴うサージ電圧の発生時に各クランプ部でツェナーダイオードが導通状態となり、サージ電流の影響を抑制できる。

また上記構成では、ツェナーダイオードが、サージ電圧（高電圧）の印加時に、ツェナー降伏領域において電流に対する電圧変化の大きい領域と電流に対する電圧変化の小さい領域とのうち、電流に対する電圧変化の大きい領域で動作することにより、仮に各ツェナーダイオードで降伏電圧に差が生じていても、各半導体スイッチング素子におけるオン動作のばらつきを抑制できる。つまり、例えばクランプ部ごとのツェナーダイオードにおいて降伏電圧に差異があり、一方のツェナーダイオードのみが先に導通状態となる場合には、各ツェナーダイオードにおいて電流に対する電圧変化が大きいことにより、ツェナーダイオードでの通電電流が上昇することに伴いツェナーダイオードの印加電圧の増加が促される。そのため、他方のツェナーダイオード（導通状態でない方のツェナーダイオード）でも印加電圧が降伏電圧を超える。これにより、サージ電圧の発生時において、各半導体スイッチング素子でのオン動作のばらつきを抑制できる。

第３の手段では、前記短絡経路は、前記複数のスイッチ経路に共通の共通部分（Ｌ１２ａ）と、前記スイッチ経路ごと分岐する分岐部分（Ｌ１２ｂ）とを有しており、前記クランプ部は、前記短絡経路における共通部分に設けられたツェナーダイオードを含んでいる。

短絡経路が、複数のスイッチ経路に共通の共通部分と、スイッチ経路ごと分岐する分岐部分とを有し、短絡経路における共通部分に、クランプ部としてツェナーダイオードが設けられている。これにより、サージ電圧の発生時には、並列接続された各半導体スイッチング素子が、共通のツェナーダイオードに対する電圧印加により同時にオンする。そのため、各半導体スイッチング素子でのオン動作のばらつきを抑制できる。

第４の手段では、前記短絡経路における前記制御端子と前記クランプ部との間に、直列接続された第１抵抗（３８）と第２抵抗（３９）とを介して、前記半導体スイッチング素子をオンオフする駆動回路（３７）が接続され、前記第１抵抗と前記第２抵抗との間に前記遮断部が接続されている。

上記手段では、半導体スイッチング素子の制御端子に、直列接続された第１抵抗と第２抵抗とを介して駆動回路が接続されているため、駆動回路により半導体スイッチング素子が遮断される際（すなわち、通常の遮断時）には、第１抵抗及び第２抵抗によって、比較的遅い遮断速度で半導体スイッチング素子が遮断される。また、半導体スイッチング素子の制御端子には、第１抵抗及び第２抵抗のうち一方の第１抵抗を介して遮断部が接続されているため、遮断部により半導体スイッチング素子が遮断される際（すなわち、過電流発生時の遮断時）には、駆動回路よりも早い遮断速度で半導体スイッチング素子が遮断される。この場合、通常の遮断時と過電流発生時の遮断時とにおいてそれぞれ適正な電流遮断を実施できる。

また、短絡経路に設けられたクランプ部（ツェナーダイオード）が第１抵抗を介して遮断部に接続されているため、半導体スイッチング素子の遮断後にサージ電圧が生じる場合において、第１抵抗によって、クランプ部（ツェナーダイオード）に流れる電流を適正な電流値に調整することができる。これにより、サージ電圧の発生時において、各半導体スイッチング素子でのオン動作のばらつきを好適に抑制できる。

上記手段では、電流遮断時における遮断速度調整用の第１抵抗が、クランプ部の通電電流調整用の抵抗として兼用でき、構成の簡素化が図られている。

第５の手段では、前記ツェナーダイオードに直列に、前記ツェナーダイオードに流れる電流を調整するための電流調整用抵抗（３８）が設けられており、前記ツェナーダイオードの降伏電圧に基づいて、トリミングによる調整をされている。

電流制限用抵抗の値を、トリミングすることで、ツェナーダイオードに流れる電流を調整し、降伏電圧をバランスさせることで、降伏電圧の素子毎のばらつきに対応できるようにする。

第６の手段では、前記遮断部は、前記過電流の発生に伴い前記半導体スイッチング素子が遮断された場合に、その遮断状態を保持する保持部（４４）を有している。

保持部によって、過電流によって遮断された遮断状態を保持することができ、ＥＣＵ等の制御装置の命令を受けなくても遮断状態を保持することができる。

第７の手段では、前記蓄電池と前記複数のスイッチ経路における前記各半導体スイッチング素子とが収容ケースに収容され、その収容ケースに設けられた外部端子（Ｐ１）に配線を介して前記電気機器が接続される蓄電池システムであって、前記複数のスイッチ経路にはそれぞれ、直列接続された複数の前記半導体スイッチング素子が設けられており、その複数の半導体スイッチング素子はそれぞれ、並列接続されたダイオードを有し、前記ダイオードのカソードが前記蓄電池側となる第１素子（３０ａ，３０ｃ）と前記ダイオードのカソードが前記電気機器側となる第２素子（３０ｂ，３０ｄ）とを含んでおり、前記第１素子及び前記第２素子とのうち前記第１素子だけに対して前記クランプ部が設けられている。

蓄電池と複数のスイッチ経路における各半導体スイッチング素子とが収容ケースに収容され、その収容ケースに設けられた外部端子に配線を介して電気機器が接続される蓄電池システムでは、各半導体スイッチング素子の両端（蓄電池側及び電気機器側）のうち電気機器側において地絡が生じることが考えられる。そして、この地絡により、蓄電池から半導体スイッチング素子を通じて過電流が流れることが懸念される。これに対して、その反対側では地絡による過電流の発生の懸念が小さいと考えられる。また、蓄電池システムとして、複数のスイッチ経路に、直列接続された複数の半導体スイッチング素子をそれぞれ設け、かつその複数の半導体スイッチング素子として、ダイオードのカソードが蓄電池側となる第１素子とダイオードのカソードが電気機器側となる第２素子とを含ませるようにした構成が考えられる。

そして、上記手段において、第１素子及び第２素子とのうち第１素子だけに対してクランプ部を設ける構成とした。この場合、蓄電池システムにおいて地絡に起因する過電流発生の可能性を加味しつつ、その過電流発生時には、適正なる対処が可能となる。また、構成の簡素化が可能となる。

蓄電池システムの概略図 第１実施形態での半導体スイッチング素子の保護構成を示す概略図 図２における１つの半導体スイッチング素子に接続される素子の構成を示す概略図 ツェナーダイオードの特性を表す図 蓄電池システムでの作動を示すタイムチャート 第２実施形態での半導体スイッチング素子の保護構成を示す概略図 第３実施形態での半導体スイッチング素子の保護構成を示す概略図

＜第１実施形態＞
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付している。本実施形態では、エンジン（内燃機関）を駆動源として走行する車両において、当該車両の各種機器に電力を供給する車載電源システムとして具体化するものとしている。

図１に示すように、電源システムは、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムである。各蓄電池１１，１２からはスタータ１３や、回転電機１４、各種の電気負荷１５への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては回転電機１４による充電が可能となっている。電源システムでは、回転電機１４に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されるとともに、電気負荷１５に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。本実施形態では、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が「蓄電池」に相当し、回転電機１４が「電気機器」に相当する。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。図１では、電池ユニットＵを破線で囲んで示す。電池ユニットＵは、外部端子Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２を有しており、このうち外部端子Ｐ０に配線を介して鉛蓄電池１１とスタータ１３が接続され、外部端子Ｐ１に配線を介して回転電機１４が接続され、外部端子Ｐ２に配線を介して電気負荷１５が接続されている。なお、外部端子Ｐ０は、ヒューズ１６を介して鉛蓄電池１１に接続されており、外部端子Ｐ２は、ヒューズ１７を介して電気負荷１５と接続されている。本実施形態では、電池ユニットＵが「蓄電池システム」に相当する。

回転電機１４は、３相交流モータや電力変換装置としてのインバータを有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。回転電機１４は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えている。回転電機１４の力行機能により、アイドリングストップ中、自動停止されているエンジンを再始動させる際に、エンジンに回転力を付与することができる。回転電機１４は、発電電力を各蓄電池１１，１２や電気負荷１５に供給する。

電気負荷１５には、供給電力の電圧が一定、又はあらかじめ決められた範囲内で変動することが要求される定電圧負荷が含まれる。定電圧要求負荷である電気負荷１５の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が実現可能となっている。なお、電気負荷１５として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。

次に、電池ユニットＵについて説明する。電池ユニットＵ内の電気経路として、各外部端子Ｐ０，Ｐ１を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２とが設けられている。このうち電気経路Ｌ１にパワーモジュールＰＭ１が設けられ、電気経路Ｌ２にパワーモジュールＰＭ２が設けられている。電気経路Ｌ１，Ｌ２は、回転電機１４に対する入出力電流を流すことを想定した大電流経路であり、この電気経路Ｌ１，Ｌ２を介して、各蓄電池１１，１２と回転電機１４との間の相互の通電が行われる。

また、本実施形態の電池ユニットＵでは、電気経路Ｌ１，Ｌ２以外に、電気経路Ｌ１上の接続点Ｎ２（外部端子Ｐ０とパワーモジュールＰＭ１との間の点）と、外部端子Ｐ２と、を接続する電気経路Ｌ３を有している。電気経路Ｌ３により、鉛蓄電池１１から電気負荷１５への電力供給を可能とする経路が形成されている。電気経路Ｌ３（詳しくは接続点Ｎ２－接続点Ｎ４の間）には、スイッチＳＷ３が設けられている。

また、電池ユニットＵでは、電気経路Ｌ２の接続点Ｎ３（パワーモジュールＰＭ２とリチウムイオン蓄電池１２の間の点）と、電気経路Ｌ３上の接続点Ｎ４（スイッチＳＷ３と外部端子Ｐ２の間の点）と、を接続する電気経路Ｌ４が設けられている。電気経路Ｌ４により、リチウムイオン蓄電池１２から電気負荷１５への電力供給を可能とする経路が形成されている。電気経路Ｌ４（詳しくは接続点Ｎ３－接続点Ｎ４の間）には、スイッチＳＷ４が設けられている。

各スイッチＳＷ３，ＳＷ４は、それぞれ２つ一組の半導体スイッチング素子を備えている。半導体スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴであり、その２つ一組のＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。このように寄生ダイオードが互いに逆向きになるように各スイッチＳＷ３，ＳＷ４が構成されていることで、例えばスイッチＳＷ３がオフとなった場合に、寄生ダイオードを通じて電流が流れることが完全に遮断される。なお、スイッチＳＷ３，ＳＷ４に用いる半導体スイッチング素子として、ＭＯＳＦＥＴに代えて、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ等を用いることも可能である。ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを用いた場合には、上記寄生ダイオードの代わりとなるダイオードをそれぞれ並列に接続させればよい。

電池ユニットＵは、各パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２及び各スイッチＳＷ３，ＳＷ４を制御する制御部２１を備えている。制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。

制御部２１は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態等に基づいて、各パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２及び各スイッチＳＷ３，ＳＷ４等を制御する。例えば、制御部２１は、リチウムイオン蓄電池１２のＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を算出する。そして、制御部２１は、そのＳＯＣが所定の使用範囲内に維持されるように、各パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２及び各スイッチＳＷ３，ＳＷ４を制御して、開閉指令信号を出力し、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２の充電及び放電を制御する。すなわち、制御部２１は、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電を実施する。

また、制御部２１には、例えばエンジンＥＣＵからなるＥＣＵ２２が接続されている。ＥＣＵ２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいてエンジンの運転を制御する。制御部２１及びＥＣＵ２２は、ＣＡＮ等の通信ネットワークにより接続されて相互に通信可能となっており、制御部２１及びＥＣＵ２２に記憶される各種データが互いに共有できるものとなっている。

次に、各パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２において、通電電流を検出し、遮断するための構成及び遮断によるサージ電圧に対応するための構成について説明する。図２は、パワーモジュールＰＭ１及びパワーモジュールＰＭ１を構成する半導体スイッチング素子を保護するための構成、つまり過電流を遮断し、サージ電圧から半導体スイッチング素子を保護する構成の概略図である。なお、便宜上パワーモジュールＰＭ１を用いて説明するが、パワーモジュールＰＭ２の場合でも、接続される蓄電池が、鉛蓄電池１１ではなくリチウムイオン蓄電池１２となり、パワーモジュールＰＭ２が設けられた電気経路Ｌ１が電気経路Ｌ２となるだけで、その構成は同様である。また、図２では、同じ構成については符号を一部省略する。

電気経路Ｌ１は、分岐点Ｎ１１及び分岐点Ｎ１２間において、互いに並列に配された２つのスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂに分岐されている。各スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂには、半導体スイッチング素子としてそれぞれ２つのＭＯＳＦＥＴ３０ａ～３０ｄ、つまり合計４つのＭＯＳＦＥＴ３０ａ～３０ｄが設けられている。なお、これらのＭＯＳＦＥＴ３０ａ～３０ｄがパワーモジュールＰＭ１を構成しており、以下の説明では、ＭＯＳＦＥＴ３０ａ～３０ｄをまとめてＭＯＳＦＥＴ３０とも記す。

図３は、図２のＭＯＳＦＥＴ３０に接続される素子の構成を示す概略図である。図３では、ＭＯＳＦＥＴ３０ａを例示として示すが、他のＭＯＳＦＥＴ３０ｂ～３０ｄも同様の構成を示している。各ＭＯＳＦＥＴ３０は、周知の大電力用のｎ型のＭＯＳＦＥＴであって、常開式の半導体スイッチング素子であり、ゲート端子３１、ソース端子３２、ドレイン端子３３を備えている。各ＭＯＳＦＥＴ３０のドレイン端子３３が分岐点Ｎ１１又は分岐点Ｎ１２側になるように接続されている。そして、ドレイン端子３３とソース端子３２との間に流れる電流を、ゲート端子３１とソース端子３２との端子間の電圧によって制御する。なお、各ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１とソース端子３２との間には、ツェナーダイオードを向い合せに接続した素子と、コンデンサと、抵抗が、並列になるように接続されている。本実施形態では、ゲート端子３１が「制御端子」に相当し、ドレイン端子３３が「一方の入出力端子」に相当する。

また、ソース端子３２とドレイン端子３３との間には、ＭＯＳＦＥＴ３０のＰＮ接合に起因した寄生ダイオード３４が設けられている。そして、図２に示すように、各スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂのＭＯＳＦＥＴ３０は、寄生ダイオード３４が互いに逆向きとなるように直列に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ３０ａ及びＭＯＳＦＥＴ３０ｃの寄生ダイオード３４のカソードが、鉛蓄電池１１側となっており、ＭＯＳＦＥＴ３０ｂ及びＭＯＳＦＥＴ３０ｄの寄生ダイオード３４のカソードが、回転電機１４側となっている。なお、この寄生ダイオード３４が「半導体スイッチング素子に並列に接続されたダイオード」に相当する。

図２及び図３に示すように、各ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１とドレイン端子３３とを接続する短絡経路Ｌ１２には、各ＭＯＳＦＥＴ３０ａ～３０ｄに対応して、クランプ部３５ａ～３５ｄが設けられている。クランプ部３５ａ～３５ｄは、ドレイン端子３３に所定の高電圧が印加された場合に導通状態になるツェナーダイオードであって、そのカソードがドレイン端子３３側に接続されている。また、各短絡経路Ｌ１２のクランプ部３５ａ～３５ｄとゲート端子３１との間には、ゲート端子３１側からドレイン端子３３側への電流を制限する制限部３６が設けられている。制限部３６は、ツェナーダイオードであり、そのカソードがゲート端子３１側に接続されている。なお、以下の説明では、クランプ部３５ａ～３５ｄをまとめてクランプ部３５とも記す。また、制限部３６は、ツェナーダイオードでなく、通常のダイオードであってもよい。

短絡経路Ｌ１２におけるゲート端子３１とクランプ部３５との間、より具体的にはゲート端子３１と制限部３６との間に設けられた接続点Ｎ１３には、経路Ｌ１３を介して、ＭＯＳＦＥＴ３０をオンオフするＭＯＳドライバ３７が接続されている。ＭＯＳドライバ３７がＭＯＳＦＥＴ３０を駆動するための電圧をゲート端子３１に印加する。ＭＯＳドライバ３７は、制御部２１の開閉指令信号に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ３０の駆動を制御する。具体的には、制御部２１によりＭＯＳＦＥＴ３０をオンにする（閉状態として電流を流す）指令が出た場合には、ゲート端子３１に対して所定の電圧を印加し、制御部２１によりＭＯＳＦＥＴ３０をオフにする（開状態として電流を流さない）指令が出た場合には、ゲート端子３１に印加する電圧を０とする。本実施形態では、ＭＯＳドライバ３７が「駆動回路」に相当する。

また、経路Ｌ１３上には、第１抵抗３８と第２抵抗３９とが設けられている。ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１に、直列接続された第１抵抗３８と第２抵抗３９とを介してＭＯＳドライバ３７が接続されているため、ＭＯＳドライバ３７によりＭＯＳＦＥＴ３０がオンオフされる際（すなわち、通常のオンオフ時）には、第１抵抗３８及び第２抵抗３９によって、比較的遅いオンオフ速度でＭＯＳＦＥＴ３０がオンオフされる。

次に、図２を用いて、遮断部４０の構成について説明する。遮断部４０は、スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂに流れる電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路で検出された電流が基準を超えるかどうかを判定する比較器４３と、比較器４３の判定結果を保持するタイマＩＣ４４と、遮断経路に設けられた遮断スイッチ４５とを備えている。

各スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂで直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ３０の間には、各スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂに流れる電流を測定するためのシャント抵抗４１が設けられている。つまり、２つのＭＯＳＦＥＴ３０とシャント抵抗４１とが直列に接続されていることで、ＭＯＳＦＥＴ３０に流れる電流を測定可能となっている。また、シャント抵抗４１の各端は、各ＭＯＳＦＥＴ３０のソース端子３２にそれぞれ接続されている。そして、シャント抵抗４１の両端には、シャント抵抗４１の両端での端子間電圧を検出するためのアンプ４２が接続されている。このシャント抵抗４１とアンプ４２が、各スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂに流れる電流を検出可能な電流検出回路となっている。なお、電流検出回路は、電流検出センサ等で構成してもよい。

アンプ４２で検出された検出電圧Ｖ（シャント抵抗４１の両端での電圧）が、制御部２１と比較器４３とに出力される。制御部２１と比較器４３とでは、検出電圧Ｖに基づいて、各スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ、つまり電気経路Ｌ１に過電流が流れたかどうかが判定される。そして、比較器４３では、基準電圧とアンプ４２での検出電圧Ｖとを比較し、比較結果に基づいて、タイマＩＣ４４に比較結果を出力する。ここで、基準電圧よりも、検出電圧Ｖの絶対値が大きい場合には、比較結果としてオン信号を出力し、基準電圧の絶対値よりも、検出電圧Ｖの絶対値が大きい場合には、オフ信号を出力する。タイマＩＣ４４は、比較器４３から比較結果としてオン信号が入力されると、一定時間、遮断要求としてオン信号を出力し続ける。なお、タイマＩＣ４４は、「保持部」に相当する。

一方、各経路Ｌ１３の第１抵抗３８と第２抵抗３９との間には、接続点Ｎ１４が設けられており、各接続点Ｎ１４で各経路Ｌ１４ａ～Ｌ１４ｄに接続されている。各経路Ｌ１４ａ～Ｌ１４ｄには、ダイオードが設けられており、電流が流れる向きを規制している。各経路Ｌ１４ａ～Ｌ１４ｄは１つの経路Ｌ１４ｅになるように合流されている。合流した経路Ｌ１４ｅは再び分流して、シャント抵抗４１の一端とアンプ４２とを接続する経路Ｌ１５にそれぞれ接続されている。なお、以下においては、経路Ｌ１４ａ～Ｌ１４ｅをまとめてＬ１４とも記す。また、経路Ｌ１５として、シャント抵抗４１の一端とアンプ４２とを接続する経路とは別に、経路Ｌ１４と各ＭＯＳＦＥＴ３０のソース端子３２とを接続する経路を設けてもよい。そして、経路Ｌ１３，経路Ｌ１４，経路Ｌ１５によって、ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１とソース端子３２とを接続する遮断経路が形成されている。

そして、遮断経路上、具体的には経路Ｌ１４ｅには、遮断スイッチ４５が設けられている。遮断スイッチ４５は、バイポーラトランジスタであって、タイマＩＣ４４からのオン信号（電流）によって、オン状態となり、経路Ｌ１４、つまり、遮断経路に電流が流れるようになっている。また、制御部２１からの信号（電流）によっても、遮断スイッチ４５はオン状態となる。つまり、遮断スイッチ４５がオン状態となると、ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１とソース端子３２とが短絡し同電位となる。全てのＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１とソース端子３２との間が、同時に短絡することで、全てのＭＯＳＦＥＴ３０がほぼ同時に遮断される。なお、遮断スイッチ４５は、バイポーラトランジスタには限らず、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の他の半導体スイッチング素子でもよい。

また、ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１には、第１抵抗３８及び第２抵抗３９のうち一方の第１抵抗３８を介して遮断経路（遮断部４０）が接続されている。電流検出回路で過電流が検出され、遮断スイッチ４５がオン状態になる場合には、遮断部４０は第１抵抗３８のみしか介していないため、第１抵抗３８及び第２抵抗３９を介して遮断するＭＯＳドライバ３７よりも早い遮断スピードでＭＯＳＦＥＴ３０が遮断される。つまり、通常時の遮断スピードは、第１抵抗３８と第２抵抗３９とによって決められている一方、遮断スイッチ４５がオン状態となる遮断時には、第１抵抗３８により、遮断スピードが決められている。また、第１抵抗３８の値は第２抵抗３９に比べて極めて小さいことから、具体的には、第１抵抗３８と第２抵抗３９の比率は１：１０以下になっているため、通常時に比べて遮断時のオフスピードは極めて早くなる。

このような極めて早い遮断で、電気経路Ｌ１に流れる電流を遮断すると、配線等のインダクタンス成分に起因する誘導起電力によってサージ電圧が生じる。そして、このようなサージ電圧がＭＯＳＦＥＴ３０のドレイン端子３３とソース端子３２との間にかかると、ＭＯＳＦＥＴ３０のドレイン端子３３とソース端子３２との間でアンバランシェブレークダウンに至り、ＭＯＳＦＥＴ３０が破壊されるおそれがある。

そこで、上述したように、ドレイン端子３３とゲート端子３１との間には、クランプ部３５が設けられている。ＭＯＳＦＥＴ３０のドレイン端子３３とソース端子３２との間のブレークダウン電圧は、一般的に４０Ｖ程度となっている一方、ＭＯＳＦＥＴ３０のドレイン端子３３とゲート端子３１を繋ぐ短絡経路Ｌ１２のクランプ電圧が３０～３５Ｖ程度になっている。なお、クランプ電圧は、クランプ部３５のツェナーダイオードの降伏電圧（ツェナー電圧）とＭＯＳＦＥＴ３０のゲート電圧とを合わせたものになっている。そして、ドレイン端子３３にサージ電圧が印加されると、ＭＯＳＦＥＴ３０のブレークダウン電圧よりクランプ電圧の方が低いため、クランプ部３５が導通状態となり、それに伴いＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１に電圧が印加される。なお、クランプ電圧は、ＭＯＳＦＥＴ３０のブレークダウン電圧より低く、ジャンプ電圧よりも高ければ、他の値でもよい。

各クランプ部３５ａ～３５ｄに用いられるツェナーダイオードの降伏電圧にはバラツキがある。具体的には、本実施形態で用いられる降伏電圧が２４～２７Ｖ程度のツェナーダイオードでは、降伏電圧のバラツキが１Ｖ程度存在し、このバラツキを揃えるのは従来の方法では困難である。また、ツェナーダイオードの降伏電圧にバラツキがある状態では、降伏電圧の低いツェナーダイオードが用いられたクランプ部のみが導通して、一方のスイッチ経路にしか電流が流れないおそれがある。

そこで、本実施形態では、クランプ部３５のツェナーダイオードを高電圧（サージ電圧）の印加時に、電流に対する電圧変化の大きい領域で動作させる。ツェナーダイオードは、図４に示すように、ツェナーダイオードにツェナー電流が流れるツェナー降伏領域において、電流に対する電圧変化の大きい領域（図中破線に示される領域）と電流に対する電圧変化の小さい領域（図中二点鎖線で囲われた領域）とを有している。ツェナーダイオードは、電流に対する電圧変化の小さい領域よりも電流が大きい領域でかつ電流に対する電圧変化の大きい領域で動作させることが望ましい。

そして、ツェナーダイオードを電流に対する電圧変化の大きい領域で用いることで、各ツェナーダイオードで降伏電圧に差が生じていても、各ＭＯＳＦＥＴ３０におけるオン動作のばらつきを抑制できる。例えば、クランプ部３５ａ～３５ｄごとのツェナーダイオードにおいて降伏電圧に差異があり、並列に接続されたスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂごとに設けられた短絡経路Ｌ１２のうち一方のクランプ部３５のツェナーダイオードのみが先に導通状態となる場合を考える。このような場合には、各ツェナーダイオードにおいて電流に対する電圧変化が大きいことにより、ツェナーダイオードでの通電電流が上昇することに伴いツェナーダイオードの印加電圧の増加が促される。そのため、他方のクランプ部３５のツェナーダイオード（導通状態でない方のツェナーダイオード）でも印加電圧が降伏電圧を超える。これにより、サージ電圧の発生時において、各ＭＯＳＦＥＴ３０でのオン動作のばらつきを抑制できる。

クランプ部３５のツェナーダイオードをこのような領域で用いるために、ツェナーダイオードに流れる電流を調整するための電流調整用抵抗が用いられている。図２に示すように、クランプ部３５が接続点Ｎ１３を介して第１抵抗３８に接続されており、遮断経路に電流が流れる状態では、第１抵抗３８がクランプ部３５に流れる電流を調整するためにも用いられている。なお、第１抵抗３８は、遮断部４０による遮断スピードを上げるため、抵抗値が小さいものが用いられており、クランプ部３５に流れる電流を大きくする用途と兼用して用いるのに好適である。このように第１抵抗３８が遮断速度調整用の抵抗とクランプ部３５に流れる電流調整用の抵抗という２つの役割を果たしていることで、それぞれの役割を果たす抵抗を用いる場合に比べて、構成を簡素化することができる。

また、第１抵抗３８は、クランプ部３５の個々のツェナーダイオードの降伏電圧に基づいて、トリミングによる調整が行われていることが望ましい。電流制限用抵抗である第１抵抗３８の抵抗値がトリミングによって調整されていると、ツェナーダイオードに流れる電流が調整されている。電流量が調整されていることで、並列に設けられたスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ毎に設けられたクランプ部３５をバランスさせている。そして、降伏電圧にバラツキが生じやすい安価なツェナーダイオードをクランプ部３５に用いても、回路全体としてバランスが取れた状態とすることができる。なお、トリミングによって抵抗値を調整する代わりに、素子自体を選別して、クランプ部３５をバランスさせてもよい。

次に、図５に基づき、各パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２において、通電電流を検出し、遮断する作動及び遮断によるサージ電圧に対応する作動について説明する。図５では、パワーモジュールＰＭ１での作動について説明する。なお、便宜上パワーモジュールＰＭ１を用いて説明するが、パワーモジュールＰＭ２の場合でも、作動は同様である。

平常時（タイミングｔ１以前の時点）では、アンプ４２で検出された検出電圧Ｖが基準電圧よりも小さいと比較器４３で判定され、比較器４３がタイマＩＣ４４にオフ信号を出力する。比較器４３からの入力信号がオフ信号なので、タイマＩＣ４４は、オフ信号を出力する。つまり、タイマＩＣ４４は、遮断スイッチ４５を駆動するための電流を流さない。また、制御部２１でも検出電圧Ｖが基準値を超えていると判断しない。この状態では、遮断スイッチ４５がオン状態とならず、遮断経路には電流が流れない。

平常時では、ＭＯＳＦＥＴ３０ａ，３０ｃが、制御部２１の開閉指令信号によるＭＯＳドライバ３７からの駆動によって開閉される。このような開閉時には、ゲート端子３１に流れる電流は、第１抵抗３８及び第２抵抗３９によって調整されており、オンオフスピードが早くないためサージ電圧は生じない。そして、ＭＯＳＦＥＴ３０ａ，３０ｃの開閉により、リチウムイオン蓄電池１２と回転電機１４との間の電流が制御され、充放電が行われる。

そして、タイミングｔ１で、パワーモジュールＰＭ１に過電流が流れ、アンプ４２で検出された検出電圧Ｖが、基準電圧を超えたと比較器４３で判定されると、比較器４３がタイマＩＣ４４にオン信号を出力する。タイマＩＣ４４は、比較器４３からオン信号が入力されると、所定時間Ｔの間、遮断信号としてオン信号を出力する状態を保持する。タイマＩＣ４４が、オン信号を出力すると、遮断スイッチ４５がオン状態となる。遮断スイッチ４５がオン状態になると、遮断経路が繋がり、電流が流れる。

遮断経路が繋がると、第１抵抗３８を介して、ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１とソース端子３２とが短絡し、同電位となることで、タイミングｔ２で、ＭＯＳＦＥＴ３０に電流が流れなくなり、遮断される。この時の遮断スピードは、第１抵抗３８により決まっており、第１抵抗３８の抵抗値は小さいことから、素早く遮断される。つまり、タイミングｔ１とタイミングｔ２との間の時間は、通常のオンオフにかかる時間よりも短い。また、同じ遮断スイッチ４５により遮断されることで、並列接続されたスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ上の各ＭＯＳＦＥＴ３０をタイミングｔ２で同時に遮断することができる。

ＭＯＳＦＥＴ３０が遮断されることで、タイミングｔ２で、アンプ４２で検出されていた検出電圧Ｖが急激に０になる。検出電圧Ｖが０になると、比較器４３がタイマＩＣ４４にオフ信号を出力する。しかし、所定時間Ｔの間は、タイマＩＣ４４は、オン信号を出力し続けることから、遮断スイッチ４５はオン状態を維持し、ＭＯＳＦＥＴ３０に電流が流れない状態が維持される。

一方、スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂに流れる電流が急激に０になることで、配線等のインダクタンス成分に起因する誘導起電力によってサージ電圧が生じる。例えば、鉛蓄電池１１側で正のサージ電圧が生じ、クランプ部３５ａ側のクランプ電圧（ツェナーダイオードの降伏電圧）がクランプ部３５ｃのクランプ電圧（ツェナーダイオードの降伏電圧）よりも低い場合について説明する。

鉛蓄電池１１側で発生したサージ電圧は、ＭＯＳＦＥＴ３０ａ，３０ｃ及びクランプ部３５ａ，３５ｃに印加される。タイミングｔ３で、印加されたサージ電圧が、クランプ部３５ａ側（クランプ電圧が低い側）のクランプ電圧を超えると、クランプ部３５ａのツェナーダイオードが導通状態となり、ＭＯＳＦＥＴ３０ａがオン状態になる。この際には、クランプ部３５ｃ側（クランプ電圧が高い側）のクランプ電圧をサージ電圧が超えていないため、クランプ部３５ｃ及びＭＯＳＦＥＴ３０ｃはオフ状態を維持する。

そして、第１抵抗３８の抵抗値が小さく、クランプ部３５ａに流れる電流量が大きくなっているため、クランプ部３５ａであるツェナーダイオードは、電流に対する電圧変化が大きい領域で用いられている。そのため、サージ電圧がかかりクランプ部３５ａのツェナーダイオードでの通電電流が上昇することに伴い、ツェナーダイオードの印加電圧の増加が促される。そして、タイミングｔ４で、印加されたサージ電圧が、クランプ部３５ｃ側（クランプ電圧が高い側）のクランプ電圧を超えると、クランプ部３５ｃのツェナーダイオードが導通状態となり、ＭＯＳＦＥＴ３０ｃがオン状態になる。このようにツェナーダイオードを電流に対する電圧変化の大きい領域で用いることで、サージ電圧の発生時において、各ＭＯＳＦＥＴ３０でのオン動作のばらつきを抑制できる。

サージ電圧は、インダクタンスに蓄積されたエネルギによって発生する。そのため、ＭＯＳＦＥＴ３０が急激に遮断された後の時間経過とともに減少する。印加されるサージ電圧が減少し、タイミングｔ５で、クランプ電圧を下回ると、各クランプ部３５及び各ＭＯＳＦＥＴ３０がオフ状態となる。

また、所定時間Ｔの時間内で、制御部２１でも過電流の検出が行われる。そして、制御部２１からも、遮断信号として、遮断スイッチ４５に電流が流され、遮断スイッチ４５がオン状態となる。制御部２１が遮断する必要があると判断した場合に、ＭＯＳドライバ３７に対してゲート端子３１への印加を停止するように制御するだけではなく、遮断スイッチ４５に電流を流すことで、より確実に遮断を行うことができる。

そして、所定時間Ｔが経過すると、タイミングｔ６では、タイマＩＣ４４がオフ状態となる。一方で、制御部２１が遮断信号として、遮断スイッチ４５に電流を流している（オン状態にある）ことから、ＭＯＳＦＥＴ３０に電流が流れない状態が維持される。なお、タイマＩＣ４４がオン状態を保持する所定時間Ｔは、サージ電圧が発生してから収束する程度の間の時間であることが好ましい。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

互いに並列に配された複数のスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ上に過電流が流れると、遮断部４０によってＭＯＳＦＥＴ３０が遮断される。遮断部４０によって、急激に電流が遮断されると、電気経路Ｌ１上のインダクタンスによってサージ電圧が生じる。この場合、サージ電圧の発生により、各ＭＯＳＦＥＴ３０におけるゲート端子３１とドレイン端子３３との間の短絡経路Ｌ１２に設けられたクランプ部３５が導通状態となり、それに伴い各ＭＯＳＦＥＴ３０がオン状態に移行する。そのため、大きなサージ電流であっても複数のスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂに分流させて流すことができることになり、電池ユニットＵにおいて、ＭＯＳＦＥＴ３０を保護しつつ、大きなサージ電圧に対応することができる。

並列接続されたスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂにそれぞれ短絡経路Ｌ１２が設けられ、かつその各短絡経路Ｌ１２に、クランプ部３５としてツェナーダイオードがそれぞれ設けられている構成では、各ＭＯＳＦＥＴ３０の遮断に伴うサージ電圧の発生時に各クランプ部３５でツェナーダイオードが導通状態となり、サージ電流の影響を抑制できる。

また本実施形態では、ツェナーダイオードが、サージ電圧（高電圧）の印加時に、ツェナー降伏領域において電流に対する電圧変化の大きい領域と電流に対する電圧変化の小さい領域とのうち、電流に対する電圧変化の大きい領域で動作することにより、仮に各ツェナーダイオードで降伏電圧に差が生じていても、各ＭＯＳＦＥＴ３０におけるオン動作のばらつきを抑制できる。つまり、例えばクランプ部３５ごとのツェナーダイオードにおいて降伏電圧に差異があり、一方のツェナーダイオードのみが先に導通状態となる場合には、各ツェナーダイオードにおいて電流に対する電圧変化が大きいことにより、ツェナーダイオードでの通電電流が上昇することに伴いツェナーダイオードの印加電圧の増加が促される。そのため、他方のツェナーダイオード（導通状態でない方のツェナーダイオード）でも印加電圧が降伏電圧を超える。これにより、サージ電圧の発生時において、各ＭＯＳＦＥＴ３０でのオン動作のばらつきを抑制できる。

本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１に、直列接続された第１抵抗３８と第２抵抗３９とを介してＭＯＳドライバ３７が接続されている。そのため、ＭＯＳドライバ３７によりＭＯＳＦＥＴ３０が遮断される際（すなわち、通常の遮断時）には、第１抵抗３８及び第２抵抗３９によって、比較的遅い遮断速度でＭＯＳＦＥＴ３０が遮断される。また、ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１には、第１抵抗３８及び第２抵抗３９のうち一方の第１抵抗３８を介して遮断部４０が接続されている。そのため、遮断部４０によりＭＯＳＦＥＴ３０が遮断される際（すなわち、過電流発生時の遮断時）には、ＭＯＳドライバ３７よりも早い遮断速度でＭＯＳＦＥＴ３０が遮断される。この場合、通常の遮断時と過電流発生時の遮断時とにおいてそれぞれ適正な電流遮断を実施できる。

また、短絡経路Ｌ１２に設けられたクランプ部３５（ツェナーダイオード）が第１抵抗３８を介して遮断部４０に接続されている。そのため、ＭＯＳＦＥＴ３０の遮断後にサージ電圧が生じる場合において、第１抵抗３８によって、クランプ部３５（ツェナーダイオード）に流れる電流を適正な電流値に調整することができる。これにより、サージ電圧の発生時において、各ＭＯＳＦＥＴ３０でのオン動作のばらつきを好適に抑制できる。つまり、本実施形態では、電流遮断時における遮断速度調整用の第１抵抗３８が、クランプ部３５の通電電流調整用の抵抗として兼用でき、構成の簡素化が図られている。

電流制限用抵抗である第１抵抗３８の値を、トリミングすることで、ツェナーダイオードに流れる電流を調整している。ツェナーダイオードに流れる電流を調整して、降伏電圧をバランスさせることで、降伏電圧の素子毎のばらつきに対応できるようにする。

また、タイマＩＣ４４によって、所定時間遮断状態をハード的に保持することができる。つまり、制御部２１のソフトウェアによる命令を受けなくても遮断状態を保持することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、短絡経路は、複数のスイッチ経路に共通の共通部分と、スイッチ経路ごと分岐する分岐部分とを有しており、クランプ部は、短絡経路における共通部分に設けられたツェナーダイオードを含んでいる。以下、図６を参照して、詳しく説明する。

各ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１とドレイン端子３３とを接続する短絡経路Ｌ１２には、並列するスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂに共通の共通部分Ｌ１２ａと、スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂごと分岐する分岐部分Ｌ１２ｂとを有している。共通部分Ｌ１２ａは、対向するＭＯＳＦＥＴ３０ａ，３０ｃ又は対向するＭＯＳＦＥＴ３０ｂ，３０ｄに対して共通しており、互いに並列に接続されたＭＯＳＦＥＴ３０の同電位のドレイン端子３３に接続されている。そして、共通部分Ｌ１２ａは、分岐部分Ｌ１２ｂに分岐して、分岐部分Ｌ１２ｂは各ＭＯＳＦＥＴ３０のゲート端子３１に接続されている。

短絡経路Ｌ１２の共通部分Ｌ１２ａには、クランプ部３５であるツェナーダイオードが設けられている。このクランプ部３５のツェナーダイオードを高電圧（サージ電圧）の印加時に、電流に対する電圧変化の大きい領域で動作させる。このように共通部分Ｌ１２ａにクランプ部３５のツェナーダイオードを設けることで、ツェナーダイオードの降伏電圧が同じになる。そのため、クランプ部３５の導通タイミングが同じになり、対向するＭＯＳＦＥＴ３０ａ，３０ｃ又はＭＯＳＦＥＴ３０ｂ，３０ｄのゲート端子３１に対して、同時に電圧を印加することができる。なお、クランプ部３５は、通常の領域で動作させてもよい。

また、短絡経路Ｌ１２の分岐部分Ｌ１２ｂには、ゲート端子３１側からドレイン端子３３側への電流を制限する制限部３６がそれぞれ設けられている。制限部３６は、ツェナーダイオードであり、そのカソードがゲート端子３１側に接続されている。

短絡経路Ｌ１２が、複数のスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂに共通の共通部分Ｌ１２ａと、スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂごと分岐する分岐部分Ｌ１２ｂとを有し、短絡経路Ｌ１２における共通部分Ｌ１２ａに、クランプ部３５としてツェナーダイオードが設けられている。これにより、サージ電圧の発生時には、並列接続された各ＭＯＳＦＥＴ３０が、共通のツェナーダイオードに対する電圧印加により同時にオンする。そのため、各ＭＯＳＦＥＴ３０でのオン動作のばらつきを抑制できる。また、クランプ部３５のツェナーダイオードが電圧変化の大きい領域で動作することで、並列に配されたスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂのそれぞれに設けられたＭＯＳＦＥＴ３０をさらに同じタイミングでオン状態としやすくなる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、直列に接続された複数のＭＯＳＦＥＴ３０のうち一方だけに対してクランプ部３５が設けられている。以下、図７を参照して、詳しく説明する。なお、第３実施形態では、電池ユニットＵの収容ケース内に配されたリチウムイオン蓄電池１２と回転電機１４とを繋ぐ電気経路Ｌ２に設けられたパワーモジュールＰＭ２を用いて説明する。

パワーモジュールＰＭ２（スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ）とリチウムイオン蓄電池１２とは、同じ収容ケース内に収容されている。一方で、パワーモジュールＰＭ２（スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ）と回転電機１４とは、外部端子Ｐ１及びワイヤーハーネス等の配線を介して接続されている。そのため、各ＭＯＳＦＥＴ３０の両端（リチウムイオン蓄電池１２側及び回転電機１４側）のうち回転電機１４側において地絡が生じることが考えられる。そして、この地絡により、リチウムイオン蓄電池１２からＭＯＳＦＥＴ３０に対してサージ電圧が生じることが懸念される。これに対して、その反対側では地絡によるサージ電圧の発生の懸念が小さいと考えられる。

また、並列するスイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂに、直列接続された２つのＭＯＳＦＥＴ３０を設けている。そして、複数のＭＯＳＦＥＴ３０として、寄生ダイオード３４のカソードがリチウムイオン蓄電池１２側となる第１素子であるＭＯＳＦＥＴ３０ａ，３０ｃと、寄生ダイオード３４のカソードが回転電機１４側となる第２素子であるＭＯＳＦＥＴ３０ｂ，３０ｄとを含ませている。

そして、直列に接続された第１素子と第２素子のうち、第１素子であるＭＯＳＦＥＴ３０ａ，３０ｃだけに対して短絡経路Ｌ１２，クランプ部３５及び制限部３６を設けている。この場合、地絡によるサージ電圧が発生する側のみにクランプ部３５を設けることで、構成の簡素化が可能になる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。ちなみに、以下の別例の構成を、上記実施形態の構成に対して、個別に適用してもよく、また、任意に組み合わせて適用してもよい。

・上記実施形態では、２つの蓄電池を備える２電源システムとなっていたが、いずれか片方の蓄電池のみを備えるものであってもよい。

・上記実施形態では、リチウムイオン蓄電池１２を用いているが、他の高密度蓄電池を用いてもよい。例えば、ニッケル－水素電池を用いてもよい。その他、いずれも同じ蓄電池（例えば鉛蓄電池、又はリチウムイオン蓄電池等）を用いることも可能である。

・スイッチＳＷ３，ＳＷ４についてもＭＯＳＦＥＴ３０が互いに並列に接続されるようにして、本構成の対象としてもよい。その場合には、「電気機器」には、電気負荷１５が含まれる。

・上記実施形態では、電流を検出するためのシャント抵抗４１は、直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ３０の間に設けられていたが、電流を検出するための回路（シャント抵抗４１）はＭＯＳＦＥＴ３０の前後に設けられていてもよい。つまり、電流を検出するための回路は、スイッチ経路Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ上に設けられていればよい。また、電流を検出するための構成は、シャント抵抗４１とアンプ４２とに限らず、他の構成によって検出してもよい。

・上記実施形態では、制御部２１からも遮断スイッチ４５にオン信号を出力していたが、制御部２１では、ＭＯＳドライバ３７への開閉指令信号のみを出力してもよい。

・遮断部４０としての回路構成（遮断経路、比較器４３、遮断スイッチ４５等）を有さず、制御部２１が遮断部として遮断を行ってもよい。この際に、通常のオンオフ時と遮断時とでは、遮断スピードが早くなる構成とするとよい。

・上記実施形態では、パワーモジュールＰＭ１，ＰＭ２に用いる「半導体スイッチング素子」としてＭＯＳＦＥＴ３０を用いたが、ＩＧＢＴ等他の半導体スイッチング素子を用いてもよい。例えば、ＩＧＢＴを用いた場合には、ゲート端子が「制御端子」に相当し、コレクタ端子が「一方の入出力端子」に相当する。

・遮断経路として、ゲート端子３１に印加させる電圧をアースに落とす経路を設け、その経路上に遮断スイッチ４５を設けてもよい。つまり、経路Ｌ１４（経路Ｌ１４ｅ）を経路Ｌ１５に接続するのではなく、アースに接続してもよい。

・上記第３実施形態においても、上記第２実施形態のように、対向するＭＯＳＦＥＴ３０ａ，３０ｃに対して共通する共通部分Ｌ１２ａと分岐部分Ｌ１２ｂとを設け、共通部分Ｌ１２ａにクランプ部３５を設けるようにしてもよい。

１１…鉛蓄電池、１２…リチウムイオン蓄電池、１４…回転電機、２１…制御部、３０…ＭＯＳＦＥＴ、３１…ゲート端子、３５…クランプ部、３７…ＭＯＳドライバ、３８…第１抵抗、３９…第２抵抗、４０…遮断部、４１…シャント抵抗、Ｌ１…電気経路、Ｌ１１ａ…スイッチ経路、Ｌ１１ｂ…スイッチ経路、Ｌ１２…短絡経路、Ｌ１２ａ…共通部分、Ｌ１２ｂ…分岐部分、Ｌ２…電気経路、Ｐ１…外部端子、ＰＭ１…パワーモジュール、ＰＭ２…パワーモジュール。

Claims (7)

1. 蓄電池（１１,１２）と電気機器（１４）とを接続する電気経路（Ｌ１）において互いに並列に配された複数のスイッチ経路（Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ）上にそれぞれ設けられた半導体スイッチング素子（３０）と、
   前記スイッチ経路上に過電流が流れることに基づいて、前記半導体スイッチング素子の遮断を行う遮断部（４０）と、
   前記複数のスイッチ経路に設けられた前記各半導体スイッチング素子における制御端子（３１）と一方の入出力端子（３３）とを接続する短絡経路（Ｌ１２）に設けられ、前記一方の入出力端子に所定の高電圧が印加された場合に導通状態となるクランプ部（３５）と、
   を備え、
   前記短絡経路は、前記複数のスイッチ経路ごとに設けられており、
   前記クランプ部は、前記各短絡経路にそれぞれ設けられたツェナーダイオードを含み、
   前記ツェナーダイオードは、ツェナー降伏領域において電流に対する電圧変化の大きい領域と電流に対する電圧変化の小さい領域とを有し、前記高電圧の印加時に、前記電圧変化の大きい領域で動作する蓄電池システム（Ｕ）。
2. 蓄電池（１１,１２）と電気機器（１４）とを接続する電気経路（Ｌ１）において互いに並列に配された複数のスイッチ経路（Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ）上にそれぞれ設けられた半導体スイッチング素子（３０）と、
   前記スイッチ経路上に過電流が流れることに基づいて、前記半導体スイッチング素子の遮断を行う遮断部（４０）と、
   前記複数のスイッチ経路に設けられた前記各半導体スイッチング素子における制御端子（３１）と一方の入出力端子（３３）とを接続する短絡経路（Ｌ１２）に設けられ、前記一方の入出力端子に所定の高電圧が印加された場合に導通状態となるクランプ部（３５）と、
   を備え、
   前記短絡経路は、前記複数のスイッチ経路に共通の共通部分（Ｌ１２ａ）と、前記スイッチ経路ごと分岐する分岐部分（Ｌ１２ｂ）とを有しており、
   前記クランプ部は、前記短絡経路における共通部分に設けられたツェナーダイオードを含んでいる蓄電池システム（Ｕ）。
3. 前記短絡経路における前記制御端子と前記クランプ部との間に、直列接続された第１抵抗（３８）と第２抵抗（３９）とを介して、前記半導体スイッチング素子をオンオフする駆動回路（３７）が接続され、
   前記第１抵抗と前記第２抵抗との間に前記遮断部が接続されている請求項１又は請求項２に記載の蓄電池システム。
4. 前記ツェナーダイオードに直列に、前記ツェナーダイオードに流れる電流を調整するための電流調整用抵抗（３８）が設けられており、
   前記ツェナーダイオードの降伏電圧に基づいて、トリミングによる調整をされている請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の蓄電池システム。
5. 前記遮断部は、前記過電流の発生に伴い前記半導体スイッチング素子が遮断された場合に、その遮断状態を保持する保持部（４４）を有している請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の蓄電池システム。
6. 前記蓄電池と前記複数のスイッチ経路における前記各半導体スイッチング素子とが収容ケースに収容され、その収容ケースに設けられた外部端子（Ｐ１）に配線を介して前記電気機器が接続される蓄電池システムであって、
   前記複数のスイッチ経路にはそれぞれ、直列接続された複数の前記半導体スイッチング素子が設けられており、その複数の半導体スイッチング素子はそれぞれ、並列接続されたダイオードを有し、前記ダイオードのカソードが前記蓄電池側となる第１素子（３０ａ，３０ｃ）と前記ダイオードのカソードが前記電気機器側となる第２素子（３０ｂ，３０ｄ）とを含んでおり、
   前記第１素子側及び前記第２素子側とのうち前記第１素子側だけに対して前記クランプ部が設けられている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の蓄電池システム。
7. 蓄電池（１１,１２）と電気機器（１４）とを接続する電気経路（Ｌ１）において互いに並列に配された複数のスイッチ経路（Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ）上にそれぞれ設けられた半導体スイッチング素子（３０）と、
   前記スイッチ経路上に過電流が流れることに基づいて、前記半導体スイッチング素子の遮断を行う遮断部（４０）と、
   前記複数のスイッチ経路に設けられた前記各半導体スイッチング素子における制御端子（３１）と一方の入出力端子（３３）とを接続する短絡経路（Ｌ１２）に設けられ、前記一方の入出力端子に所定の高電圧が印加された場合に導通状態となるクランプ部（３５）と、
   を備え、
   前記蓄電池と前記複数のスイッチ経路における前記各半導体スイッチング素子とが収容ケースに収容され、その収容ケースに設けられた外部端子（Ｐ１）に配線を介して前記電気機器が接続される蓄電池システムであって、
   前記複数のスイッチ経路にはそれぞれ、直列接続された複数の前記半導体スイッチング素子が設けられており、その複数の半導体スイッチング素子はそれぞれ、並列接続されたダイオードを有し、前記ダイオードのカソードが前記蓄電池側となる第１素子（３０ａ，３０ｃ）と前記ダイオードのカソードが前記電気機器側となる第２素子（３０ｂ，３０ｄ）とを含んでおり、
   前記第１素子側及び前記第２素子側とのうち前記第１素子側だけに対して前記クランプ部が設けられている蓄電池システム（Ｕ）。

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