JP7413745B2 - 保護回路及び蓄電装置 - Google Patents
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Description
保護回路は、蓄電素子から負荷へのパワーラインに位置する開閉器と、前記開閉器に対して並列に接続され、前記開閉器がオープンして放電電流を遮断したときに発生するサージを吸収する第1保護素子と、前記負荷に対して前記並列に接続され、前記開閉器がオープンして放電電流を遮断したときに発生する前記サージを負荷に還流する第2保護素子と、を備える。
上記構成によれば、第1保護素子がサージを吸収し、第2保護素子がサージを負荷に還流させるため、どちらか一方の保護素子だけを用いる場合に比べて、放電電流を遮断した時に、開閉器に対して加わるサージを抑圧することが出来る。そのため、サージから開閉器を保護することが出来る。
このようにすれば、コンデンサによりサージの立上りが緩やかになるようにサージを吸収し、コンデンサで吸収しきれないサージについてはツェナーダイオードにより吸収することができる。
実施形態1について図1から図8を参照しつつ説明する。
図1に示すように、蓄電装置20は、自動二輪車10に搭載されるバッテリである。蓄電装置20は、エンジンEの動作中は、オルタネータ11(図5)によって充電され、エンジンEの始動時は、スタータ12に電力を供給する。
蓄電装置20は、図2に示すように、組電池21と、回路基板ユニット45と、収容体50とを備える。収容体50は、合成樹脂材料からなる本体51と蓋体56とを備えている。本体51は有底筒状である。本体51は、底面部52と、4つの側面部53とを備えている。4つの側面部53によって上端部分に上方開口部54が形成されている。
図5は蓄電装置20のブロック図である。蓄電装置20は、一対の外部端子58Aと外部端子58Bと、組電池21と、保護回路60とを備える。組電池21は、複数の二次電池22から構成されている。組電池21は、定格12Vである。
一対の開閉器61及び開閉器62をオープンして電流を遮断すると、スタータ12のインダクタンス成分による逆起電力によりサージが発生する。以下、サージを吸収するための構成について説明する。
スタータ12がロックすると、蓄電装置20にロック電流(例えば500[A]以上)が流れる。電流計75が閾値を超える過電流を検出すると、管理部70は、一対の開閉器61及び開閉器62をオープンして、パワーラインPLの電流を遮断する。このとき、スタータ12のインダクタンス成分Lにより、サージ電圧:L×dI/dtが発生する。Lが5μH、遮断時間が5μsecの場合、サージ電圧は、500[V]であり、開閉器61、62の耐電圧をオーバーする。
Taは、サージの発生後、ツェナーダイオード65がサージを吸収するまでの時間である。Taは一例として、数usecである。
Tbは、サージの発生後、フリーホイールダイオード66がサージをスタータ12に還流させるまでの時間である。Tbは一例として、約40usecである。
本実施形態によれば、コンデンサ63及びツェナーダイオード65でサージを吸収し、フリーホイールダイオード66によりサージをスタータ12に還流させる。これにより、放電電流が遮断されたときに発生するサージから開閉器61及び開閉器62を保護することが出来る。
このようにすれば、電流遮断によるサージの発生後、フリーホイールダイオード66が働き始めるまでの間、第2開閉器62に加わるサージを、コンデンサ63及びツェナーダイオード65(第1保護素子)が吸収するので、第2開閉器62の電圧が上昇することを抑制することが出来、ドレイン-ソース間の電圧を、耐圧Vsdd以下に抑制できる。また、フリーホイールダイオード66が働き始めると、サージはフリーホイールダイオード66を通ってスタータ12に還流するので、ツェナーダイオード65が定格電力をオーバーして、故障することを抑制できる。
本明細書に記載された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、蓄電素子の一例として、二次電池22を例示した。蓄電素子は、二次電池22に限らず、キャパシタでもよい。二次電池22は、リチウムイオン二次電池に限らず他の非水電解質二次電池でもよい。また、鉛蓄電池などを使用することも出来る。蓄電素子は、複数を直並列に接続する場合に限らず、直列の接続や、単セルの構成でもよい。
12: スタータ(負荷)
20: 蓄電装置
21: 組電池
22: 二次電池
58A: 正極の外部端子
58B: 負極の外部端子
60: 保護回路
61: 第1開閉器
62: 第2開閉器
63: コンデンサ(第1保護素子)
64、65: ツェナーダイオード(第1保護素子)
66: フリーホイールダイオード(第2保護素子)
71: 第1駆動回路
72: 第2駆動回路
L: インダクタンス成分
PL: パワーライン
R: 抵抗成分
Claims (6)
- 蓄電素子から負荷へのパワーラインに位置する開閉器と、
前記開閉器に対して並列に接続され、前記開閉器がオープンして放電電流を遮断したときに発生するサージを吸収する第1保護素子と、
前記負荷に対して並列に接続され、前記開閉器がオープンして放電電流を遮断したときに発生する前記サージを前記負荷に還流する第2保護素子と、を備え、
前記第1保護素子は、前記開閉器に対して並列に接続されたコンデンサと、前記開閉器に対して並列に接続されたツェナーダイオードと、を備える保護回路。 - 前記第1保護素子によるサージの吸収は、前記第2保護素子によるサージの還流よりも、応答が速い請求項1に記載の保護回路。
- 前記開閉器は、FETである請求項1又は請求項2に記載の保護回路。
- 駆動回路から前記開閉器の制御端子への信号ラインに抵抗を有する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の記載の保護回路。
- 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の保護回路と、
前記蓄電素子と、を備える蓄電装置。 - 請求項5に記載の蓄電装置であって、
前記蓄電装置は、
前記蓄電素子の電極にそれぞれ接続された一対の外部端子を有し、
前記第2保護素子は、フライホイールダイオードであり、一対の前記外部端子に対して並列に接続されている、蓄電装置。
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