JPWO2018146942A1

JPWO2018146942A1 - アーク抑制装置

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Publication number: JPWO2018146942A1
Application number: JP2018566782A
Authority: JP
Inventors: 直森田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2037-12-14
Also published as: EP3582245A1; CN110301025B; CN110301025A; EP3582245A4; WO2018146942A1; EP3582245B1; JP7010245B2

Abstract

【課題】大電流の遮断時においてもアークの発生を抑制することが可能なアーク抑制装置を提供する。
【解決手段】電源から負荷への電力の供給と遮断とを切り替える遮断器と並列に設けられる電流制限回路と、前記電流制限回路の前または後に設けられ、前記電流制限回路を所定量以上の電流が所定時間以上流れると前記電源からの電流を遮断する第１のプロテクタと、前記第１のプロテクタが前記電源からの電流を遮断した後に前記電源からの電流を遮断する第２のプロテクタと、を備え、前記電流制限回路は、前記電源からの電力が負荷に供給される際には前記電源からの電流を遮断し、前記電源からの電力の前記負荷への供給が遮断された際には遮断時に発生する電位差により生じる前記所定量以上の電流を前記所定時間未満流した後に前記電源からの電流を遮断する、アーク抑制装置が提供される。
【選択図】図３

Description

本開示は、アーク抑制装置に関する。

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

電力の遮断時にアークの発生を抑制するための回路が故障した場合を考慮してヒューズを設けて冗長性を持たせる場合、電源から大きな電流が流れている場合であっても通常時には溶断しないことを考慮する必要がある。しかし、アークが発生する条件以上の電流が流れないと溶断しないようなヒューズを用いると、電力の遮断時にアークの発生を抑制するための回路が故障していると、ヒューズが溶断せずにアークを発生させてしまう場合がある。

そこで本開示では、大電流の遮断時においてもアークの発生を抑制することが可能な、新規かつ改良されたアーク抑制装置を提案する。

本開示によれば、電源から負荷への電力の供給と遮断とを切り替える遮断器と並列に設けられる電流制限回路と、前記電流制限回路の前または後に設けられ、前記電流制限回路を所定量以上の電流が所定時間以上流れると前記電源からの電流を遮断する第１のプロテクタと、前記第１のプロテクタが前記電源からの電流を遮断した後に前記電源からの電流を遮断する第２のプロテクタと、を備え、前記電流制限回路は、前記電源からの電力が負荷に供給される際には前記電源からの電流を遮断し、前記電源からの電力の前記負荷への供給が遮断された際には遮断時に発生する電位差により生じる前記所定量以上の電流を前記所定時間未満流した後に前記電源からの電流を遮断する、アーク抑制装置が提供されるが提供される。

また本開示によれば、１以上の上記アーク抑制装置を備える、移動体が提供される。

また本開示によれば、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、上記アーク抑制装置と、を備える、電力供給システムが提供される。

以上説明したように本開示によれば、大電流の遮断時においてもアークの発生を抑制することが可能な、新規かつ改良されたアーク抑制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。

電力の遮断時にアークの発生を抑制させるためのアーク抑制装置の構成例を示す説明図である。ヒューズの溶断特性曲線の例を示す説明図である。本開示の実施の形態に係るアーク抑制装置の回路構成例を示す説明図である。ＭＯＳＦＥＴＭ１の故障によりＭＯＳＦＥＴＭ１が抵抗となった状態を模式的に示した図である。図３に示した本実施形態に係るアーク抑制装置の動作例をタイミングチャートで示す説明図である。本開示の実施の形態に係るアーク抑制装置の変形例を示す説明図である。図６に示したアーク抑制装置における電圧および電流の時間的推移を示す説明図である。アーク抑制装置を備えた移動体４０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．本開示の実施の形態
１．１．背景
１．２．構成例
２．まとめ

＜１．本開示の実施の形態＞
［１．１．背景］
まず、図１を参照して、本開示の実施の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、直流給電時における電力遮断時のアークの発生を抑制する技術が多く開示されている。

電力の遮断時にアークの発生を抑制するための回路が故障した場合を考慮してヒューズを設けて冗長性を持たせる技術も考えられている。ヒューズを設けて冗長性を持たせる際、電源から大きな電流が流れている場合であっても通常時には溶断しないことを考慮する必要がある。しかし、アークが発生する条件以上の電流が流れないと溶断しないようなヒューズを用いると、電力の遮断時にアークの発生を抑制するための回路が故障していると、ヒューズが溶断せずにアークを発生させてしまう場合がある。

そこで本件開示者は、上述した内容に鑑み、比較的大きな電流が流れる電力の遮断時にアークの発生を抑制するための回路と、当該回路の故障時の冗長性を持たせるためのヒューズとを設けた場合に、回路の故障時にアークが発生しないための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、比較的大きな電流が流れる電源からの電力供給時には溶断せず、回路が故障した場合に電流をヒューズに迂回させることで電力の遮断時にアークを発生させないようにした技術を考案するに至った。

以上、本開示の実施の形態の背景について説明した。

［１．２．構成例］
続いて、図面を参照しながら本開示の実施の形態について説明するが、まずは本開示の実施の形態の理解を深めるために比較例を提示して説明する。

図１は、電力の遮断時にアークの発生を抑制させるためのアーク抑制装置の構成例を示す説明図である。図１に示したアーク抑制装置は、例えばＳＳＲ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＲｅｌａｙ）で構成されるスイッチＳ１と、電流制限回路ＡＦ１と、ヒューズＦ１と、プロテクタＰＦと、を含んで構成される。

スイッチＳ１は、直流電源Ｖ２からの電力によりオンとオフとが切り替わるよう構成される。スイッチＳ１がオンの場合には、直流の電力を供給する電源Ｖ１からの電力が抵抗Ｒ４に供給される。スイッチＳ１がオフの場合には、電源Ｖ１からの電力の抵抗Ｒ４への供給が遮断される。

電流制限回路ＡＦ１は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｍ１と、ツェナーダイオードＤ１と、ダイオードＤ２と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、コンデンサＣ１と、を有する。電流制限回路ＡＦ１は、電源Ｖ１から電力が供給されている状態でスイッチＳ１により電流の遮断がなされた際に、スイッチＳ１でのアークの発生を抑制する回路である。

電流制限回路ＡＦ１を構成する各素子について説明する。ＭＯＳＦＥＴＭ１は、本実施形態ではｎ型のＭＯＳＦＥＴを用いている。ＭＯＳＦＥＴＭ１は電源Ｖ１から電流が流れる経路上に設けられる。コンデンサＣ１は、ＭＯＳＦＥＴＭ１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、ＭＯＳＦＥＴＭ１のゲート端子とソース端子との間に設けられる。抵抗Ｒ１は、ＭＯＳＦＥＴＭ１のゲート端子に電圧を印加する時間を、コンデンサＣ１と共に設定するために設けられる。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。ツェナーダイオードＤ１は、スイッチＳ１の接点が接続された際に、コンデンサＣ１に蓄えられている電荷を放電するために設けられる。またツェナーダイオードＤ１は、ＭＯＳＦＥＴＭ１のゲート端子の保護のために設けられる。ダイオードＤ２は、ＭＯＳＦＥＴＭ２の寄生逆ダイオードによる電流を抑制する。

続いて電流制限回路ＡＦ１の機能について説明する。スイッチＳ１がオン状態にある際は、ＭＯＳＦＥＴＭ１はオフ状態となっている。従ってアーク抑制装置１００には電流が流れない。

スイッチＳ１により電流の遮断がなされると、スイッチＳ１の端子間に所定の電位差が発生する。この電位差は、遮断時の電源Ｖ１の電圧値に対応する。スイッチＳ１の端子間に発生した電位差は、コンデンサＣ１を介してＭＯＳＦＥＴＭ１のゲート電圧を誘起させて、ＭＯＳＦＥＴＭ１をオン状態にする。ＭＯＳＦＥＴＭ１がオン状態となると、スイッチＳ１の端子間の電位差を低下させる方向に電流が流れる。すなわちＭＯＳＦＥＴＭ１がオン状態となると、ノードＮ１からノードＮ５の方向に電流が流れる。

ＭＯＳＦＥＴＭ１がオン状態となると、スイッチＳ１の端子間の電位差を低下させる方向に電流が流れることにより、スイッチＳ１の端子間の電位差が低減される。従って、電源Ｖ１から電力が供給されている状態でスイッチＳ１により電流の遮断がなされた際に、仮にアークの発生条件を満たしていた場合であっても、スイッチＳ１においてアークの発生に至ることは無い。

ＭＯＳＦＥＴＭ１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。スイッチＳ１の端子間に発生した電位差によってコンデンサＣ１の充電が進むと、ＭＯＳＦＥＴＭ１のゲート電圧が低下する。ＭＯＳＦＥＴＭ１のゲート電圧が低下するとやがてＭＯＳＦＥＴＭ１はオフ状態に移行する。ＭＯＳＦＥＴＭ１がオフ状態に移行することでＭＯＳＦＥＴＭ１に電流が流れなくなる。

プロテクタＰＦは、ＭＯＳＦＥＴＭ１の故障時（つまりＭＯＳＦＥＴＭ１がスイッチング素子として機能せず、単なる抵抗となった場合）に、電源Ｖ１から電流制限回路ＡＦ１に流れる電流を迂回させるために設けられており、２つのヒューズと、該２つのヒューズの間に設けられる抵抗Ｒ３と、からなる。すなわち、プロテクタＰＦは３つの端子を有している。抵抗Ｒ３は、プロテクタＰＦの内部のヒューズを強制的に溶断させる役割を有する。ヒューズＦ１は、図１に示したように電源Ｖ１と電流制限回路ＡＦ１との間に設けられる。

図２は、ヒューズの溶断特性曲線の例を示す説明図である。図２に示した溶断特性によれば、電源Ｖ１から１０アンペアの電流が流れている場合、ヒューズＦ１は１０アンペア（Ａ）の電流が３ミリ秒程度流れても溶断せず、１アンペアの電流では流れ続けても溶断することは無いものを用いれば良い。

従って、ＭＯＳＦＥＴＭ１が故障してスイッチング素子として機能しなくなっても、１アンペア以上の電流が抵抗Ｒ４に流れている状態では、スイッチＳ１をオフにするとヒューズＦ１が溶断し、その後プロテクタＰＦのヒューズが溶断する。また１アンペア未満の電流が抵抗Ｒ４に流れている状態では、スイッチＳ１をオフにしてもアークが持続することはない。

しかし、電源Ｖ１から、例えば４０アンペアの電流が流れている場合、ヒューズＦ１には４０アンペア（Ａ）の電流が３ミリ秒程度流れても溶断しないものを使用する必要がある。図２に示したヒューズの溶断特性曲線によれば、４０アンペア（Ａ）の電流が３ミリ秒程度流れても溶断しないヒューズの定格は４アンペアとなっている。ＭＯＳＦＥＴＭ１が故障した状態でスイッチＳ１をオフにすると、スイッチＳ１の接点でアークが発生する可能性がある。

そこで、電源Ｖ１から大きな電流、例えば４０アンペア以上の電流が流れている状態で、電流制限回路ＡＦ１に設けられるＭＯＳＦＥＴが故障した場合であっても、スイッチＳ１のオフの際にスイッチＳ１の接点でのアークの発生を抑えた構成について説明する。

図３は、本開示の実施の形態に係るアーク抑制装置の回路構成例を示す説明図である。以下、図３を用いて本開示の実施の形態に係るアーク抑制装置の回路構成例について説明する。

図３に示した本開示の実施の形態に係るアーク抑制装置は、例えばＳＳＲで構成されるスイッチＳ１、Ｓ２と、電流制限回路ＡＦ１と、プロテクタＰＦ１、ＰＦ２と、を含んで構成される。電流制限回路ＡＦ１の構成及び機能は、図１で示したものと同じであるため、詳細な説明は省略する。また図３に示した電源Ｖ１は、４００Ｗの電力を供給するよう構成されている。抵抗Ｒ２が１０オーム（Ω）であれば、電源Ｖ１からは４０アンペアの電流が流れることになる。

スイッチＳ１、Ｓ２は、直流電源Ｖ２からの電力によりオンとオフとが切り替わるよう構成される。スイッチＳ１はメーク接点であり、スイッチＳ２はブレーク接点である。スイッチＳ１がオンの場合には、直流の電力を供給する電源Ｖ１からの電力が抵抗Ｒ２に供給される。スイッチＳ１がオフの場合には、電源Ｖ１からの電力の抵抗Ｒ２への供給が遮断される。スイッチＳ２は、スイッチＳ１がオンの場合ではオフとなり、スイッチＳ１がオフの場合ではオンとなっている。

プロテクタＰＦ１、ＰＦ２は、ＭＯＳＦＥＴＭ１の故障時に、電源Ｖ１から電流制限回路ＡＦ１に流れた電流を迂回させるために設けられており、２つのヒューズと、該２つのヒューズの間に設けられる抵抗Ｒ４、Ｒ５と、からなる。すなわち、ＭＯＳＦＥＴＭ１が故障していない状態では、ＭＯＳＦＥＴＭ１によりプロテクタＰＦ１、ＰＦ２に流れる電流が制限されている。プロテクタＰＦ１、ＰＦ２は、それぞれ３つの端子を有している。プロテクタＰＦ２のヒューズは、例えば定格が５アンペアであるとする。またプロテクタＰＦ２の抵抗Ｒ５は、スイッチＳ２のマイナス電極と接続されている。ここでは、抵抗Ｒ４が１００Ω、抵抗Ｒ５が８００Ωであるとする。

スイッチＳ１、Ｓ２は２極の接点を持つリレーで構成される。このような構成では、メーク接点とブレーク接点の間には２ミリ秒程度以上の動作遅れがある。通常時は、スイッチＳ１がオフになると電流制限回路ＡＦ１が動作して、スイッチＳ１の端子間の電位差を減少させるように電流制限回路ＡＦ１に電流が流れる。そしてスイッチＳ２がオンになる時点では電流制限回路ＡＦ１を流れる電流は小さくなり、その電流ではプロテクタＰＦ２のヒューズを溶断させることは無い。

図４は、ＭＯＳＦＥＴＭ１の故障によりＭＯＳＦＥＴＭ１が抵抗となった状態を模式的に示した図である。図４を用いてプロテクタＰＦ１、ＰＦ２の機能について詳細に説明する。ＭＯＳＦＥＴＭ１が故障した状態でスイッチＳ１がオンからオフに切り替わり、スイッチＳ２がオフからオンに切り替わると、電源Ｖ１からの電流がＭＯＳＦＥＴＭ１を通じてプロテクタＰＦ１、ＰＦ２に流れる。プロテクタＰＦ２のヒューズは、電源Ｖ１からの電流によりやがて溶断する。

プロテクタＰＦ２のヒューズが溶断すると、電源Ｖ１からの電流は抵抗Ｒ４を介してプロテクタＰＦ１に流れる。プロテクタＰＦ１のヒューズも、電源Ｖ１からの電流によりやがて溶断する。

従って、ＭＯＳＦＥＴＭ１が故障した場合には、プロテクタＰＦ１、ＰＦ２のヒューズが溶断するので、その後にスイッチＳ１のオン、オフが行われても電流がスイッチＳ１に流れないので、スイッチＳ１の端子間でアークが発生することは無い。

図５は、図３に示した本実施形態に係るアーク抑制装置の動作例をタイミングチャートで示す説明図である。Ｖ２は直流電源Ｖ２の切り替わりを、Ｓ２はスイッチＳ２のオン、オフの切り替わりを、Ｓ１はスイッチＳ１のオン、オフの切り替わりを示す。またＩ−ｓ２はスイッチＳ２に流れる電流の推移を、またＩ−ｓ１はスイッチＳ１に流れる電流の推移を、ＰＦ２はプロテクタＰＦ２のヒューズに流れる電流の推移をそれぞれ示す。

通常時の動作を説明する。時刻ｔ１の時点でスイッチＳ１がオフになると、スイッチＳ１の端子間の電位差を減少させるように電流制限回路ＡＦ１が動作する。従って、時刻ｔ１の時点でスイッチＳ１がオフになると、プロテクタＰＦ２にも短時間電流が流れるが、上述したように電流制限回路ＡＦ１のＭＯＳＦＥＴＭ１がオフになるので、プロテクタＰＦ２にも電流がやがて流れなくなる。そして、スイッチＳ１のオフへの切り替わりに遅れてスイッチＳ２がオンになった時点ではプロテクタＰＦ２に電流が流れていないので、スイッチＳ２には電流が流れないことになる。

次にＭＯＳＦＥＴＭ１の故障時の動作を説明する。時刻ｔ３の時点でスイッチＳ１がオフになると、通常は時刻ｔ４の時点でプロテクタＰＦ２に電流が流れなくなるが、ＭＯＳＦＥＴＭ１の故障時は、時刻ｔ４を過ぎてもプロテクタＰＦ２のヒューズに電流が流れ続ける。

時刻ｔ４になりスイッチＳ２がオンになると、プロテクタＰＦ２の抵抗Ｒ５を通じてスイッチＳ２にも電流が流れる。プロテクタＰＦ２のヒューズに電流が流れ続けると、時刻ｔ５の時点でプロテクタＰＦ２のヒューズが溶断する。プロテクタＰＦ２のヒューズが溶断すると、スイッチＳ２に電流が流れなくなる。プロテクタＰＦ２のヒューが溶断した後は、上述したように電源Ｖ１からの電流が抵抗Ｒ４を介してプロテクタＰＦ１に流れ、プロテクタＰＦ１のヒューズも、電源Ｖ１からの電流によりやがて溶断する。

その後、再びスイッチＳ１がオンになっても、プロテクタＰＦ１のヒューズが溶断しているので、スイッチＳ１を通じて抵抗Ｒ２に電流が流れることは無い。そして時刻ｔ６の時点でスイッチＳ１がオフになっても、プロテクタＰＦ１、ＰＦ２のヒューズが溶断しているので抵抗Ｒ２に電流が流れることは無く、スイッチＳ１においてアークが発生することも無い。

図３に示したアーク抑制装置は、電源Ｖ１から流れる電流が大きい場合に、ＭＯＳＦＥＴＭ１が故障したとしても、スイッチＳ１での電力の遮断時にアークの発生を防ぐことができる。

（変形例）
図３に示した電流制限回路ＡＦ１の一部をフォトカプラに置き換えることも可能である。図６は、本開示の実施の形態に係るアーク抑制装置の変形例を示す説明図である。

図６に示したアーク抑制装置は、例えばＳＳＲで構成されるスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３と、電流制限回路ＡＦ２と、プロテクタＰＦ１、ＰＦ２と、を含んで構成される。図６に示した電源Ｖ１は、４００Ｗの電力を供給するよう構成されている。スイッチＳ１はメーク接点、スイッチＳ２、Ｓ３はブレーク接点である。抵抗Ｒ２が１０オーム（Ω）であれば、電源Ｖ１からは４０アンペアの電流が流れることになる。

電流制限回路ＡＦ２は、図３に示した電流制限回路ＡＦ１にフォトカプラＵ１が追加された構成を有している。スイッチＳ２がブレーク接点であるので、スイッチＳ１がオフになると、スイッチＳ２がオンになる。スイッチＳ２がオンになることで電源Ｖ３から電流がフォトカプラＵ１のフォトダイオードＰＤに流れて、フォトダイオードＰＤが発光する。フォトダイオードＰＤの発光によりフォトトランジスタＱ１がオンになる。フォトトランジスタＱ１がオンになることで、電流制限回路ＡＦ２は、スイッチＳ１がオフになった際に端子間の電位差を減少させるように動作する。

図７は、図６に示したアーク抑制装置における電圧および電流の時間的推移を示す説明図である。符号１３１は抵抗Ｒ２に印加される電圧の、符号１３２はＭＯＳＦＥＴＭ１を流れる電流の、符号１３３はスイッチＳ１に流れる電流の、符号１３４はノードＮ２の、時間的推移をそれぞれ示す。

電流制限回路ＡＦ２に、図６に示したようにフォトカプラが設けられている場合も、図３に示したアーク抑制装置と同様にプロテクタＰＦ１、ＰＦ２を設けることで、ＭＯＳＦＥＴＭ１が故障したとしても、スイッチＳ１での電力の遮断時にアークの発生を防ぐことができる。

図８は、アーク抑制装置を備えた移動体４０の機能構成例を示す説明図である。移動体４０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１２には、移動体４０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、バッテリ２１０からの電力の遮断時にアークを抑制するアーク抑制装置１００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４０を駆動させる装置などが含まれうる。

そして図８に示した移動体４０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、アーク抑制装置１００が設けられている。アーク抑制装置１００は、例えば上記の図３や図６にしめした構成のものが用いられ得る。図８に示した移動体４０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、アーク抑制装置１００が設けられることで、安全に直流電流を遮断することができる。

なお図８には、アーク抑制装置１００が１つだけ備えられている移動体４０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、アーク抑制装置１００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。またアーク抑制装置１００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４０は、バッテリ２１０を直流電力で充電する際の経路の途中にアーク抑制装置１００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実施の形態によれば、比較的大きな電流が流れる直流電源からの電力供給時には溶断せず、回路が故障した場合に電流をヒューズに迂回させることで電力の遮断時にアークを発生させないようにしたアーク抑制装置が提供される。

なお本開示の実施の形態に係るアーク抑制装置は、特に直流電力の遮断時にアークを発生させないようにする効果を有するが、交流電源の遮断時に発生しうるアークの抑制のために用いられても良い。

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）
電源から負荷への電力の供給と遮断とを切り替える遮断器と並列に設けられる電流制限回路と、
前記電流制限回路の前または後に設けられ、前記電流制限回路を所定量以上の電流が所定時間以上流れると前記電源からの電流を遮断する第１のプロテクタと、
前記第１のプロテクタが前記電源からの電流を遮断した後に前記電源からの電流を遮断する第２のプロテクタと、
を備え、
前記電流制限回路は、前記電源からの電力が負荷に供給される際には前記電源からの電流を遮断し、前記電源からの電力の前記負荷への供給が遮断された際には遮断時に発生する電位差により生じる前記所定量以上の電流を前記所定時間未満流した後に前記電源からの電流を遮断する、アーク抑制装置。
（２）
前記第１のプロテクタ及び第２のプロテクタには、前記電源からの電力が前記遮断器を通じて前記負荷に供給される際には、前記電流制限回路により電流が制限される、前記（１）に記載のアーク抑制装置。
（３）
前記電流制限回路は、前記電源からの電力が負荷に供給された際にはオフ状態となり、前記電源からの電力の前記負荷への供給が遮断される際には遮断時に発生する電位差によりオン状態となった後、該電位差により生じる電流を流した後にオフ状態となるスイッチング素子を備える、前記（１）または（２）に記載のアーク抑制装置。
（４）
前記電流制限回路は、前記電源からの電力の前記負荷への供給が遮断された際に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）に記載のアーク抑制装置。
（５）
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（４）に記載のアーク抑制装置。
（６）
前記電流制限回路は、前記スイッチング素子のソース端子とゲート端子との間にツェナーダイオードを備える、前記（４）に記載のアーク抑制装置。
（７）
前記電流制限回路は、前記電源からの電力の前記負荷への供給が遮断される際には前記スイッチング素子をオン状態とさせるフォトトランジスタをさらに備える、前記（３）に記載のアーク抑制装置。
（８）
前記第１のプロテクタ及び前記第２のプロテクタは、ヒューズと、前記ヒューズに熱を与える発熱体と、を含む、前記（１）〜（７）のいずれかに記載のアーク抑制装置。
（９）
１以上の前記（１）〜（８）のいずれかに記載のアーク抑制装置を備える、移動体。
（１０）
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、前記（１）〜（８）のいずれかに記載のアーク抑制装置と、
を備える、電力供給システム。

ＡＦ１、ＡＦ２電流制限回路
ＰＦ１、ＰＦ２プロテクタ
４０移動体
１００アーク抑制装置
２１０バッテリ
２２０駆動部

Claims

電源から負荷への電力の供給と遮断とを切り替える遮断器と並列に設けられる電流制限回路と、
前記電流制限回路の前または後に設けられ、前記電流制限回路を所定量以上の電流が所定時間以上流れると前記電源からの電流を遮断する第１のプロテクタと、
前記第１のプロテクタが前記電源からの電流を遮断した後に前記電源からの電流を遮断する第２のプロテクタと、
を備え、
前記電流制限回路は、前記電源からの電力が負荷に供給される際には前記電源からの電流を遮断し、前記電源からの電力の前記負荷への供給が遮断された際には遮断時に発生する電位差により生じる前記所定量以上の電流を前記所定時間未満流した後に前記電源からの電流を遮断する、アーク抑制装置。
前記第１のプロテクタ及び第２のプロテクタには、前記電源からの電力が前記遮断器を通じて前記負荷に供給される際には、前記電流制限回路により電流が制限される、請求項１に記載のアーク抑制装置。
前記電流制限回路は、前記電源からの電力が負荷に供給された際にはオフ状態となり、前記電源からの電力の前記負荷への供給が遮断される際には遮断時に発生する電位差によりオン状態となった後、該電位差により生じる電流を流した後にオフ状態となるスイッチング素子を備える、請求項１に記載のアーク抑制装置。
前記電流制限回路は、前記電源からの電力の前記負荷への供給が遮断された際に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に記載のアーク抑制装置。
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４に記載のアーク抑制装置。
前記電流制限回路は、前記スイッチング素子のソース端子とゲート端子との間にツェナーダイオードを備える、請求項４に記載のアーク抑制装置。
前記電流制限回路は、前記電源からの電力の前記負荷への供給が遮断される際には前記スイッチング素子をオン状態とさせるフォトトランジスタをさらに備える、請求項３に記載のアーク抑制装置。
前記第１のプロテクタ及び前記第２のプロテクタは、ヒューズと、前記ヒューズに熱を与える発熱体と、を含む、請求項１に記載のアーク抑制装置。
１以上の請求項１に記載のアーク抑制装置を備える、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に記載のアーク抑制装置と、
を備える、電力供給システム。