JP6804314B2 - Battery cutoff circuit - Google Patents

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本発明は、充放電システムに含まれる電池遮断回路に関する。 The present invention relates to a battery cutoff circuit included in a charge / discharge system.

ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）パワーコンディショナの用途の一つに、ＥＶの内蔵蓄電池に蓄えられた電力を１００Ｖ又は２００Ｖの交流に変換して、系統の停電時に動作する非常用電源を例示することができる。ＥＶの内蔵蓄電池から１００Ｖ又は２００Ｖの交流への変換が一旦実行されると、ＥＶパワーコンディショナは、自装置で生成した交流電圧により交流直流電源を駆動し、その後段の直流直流電源を介して負荷となる制御回路に直流電力を供給する。ＥＶの内蔵蓄電池から１００Ｖ又は２００Ｖの交流への変換回路及び制御回路を最初に起動する段階では、ＥＶの内蔵蓄電池以外に補助用蓄電池を要する。この補助用蓄電池は、系統の非停電時には交流直流電源により充電され、系統の停電時には交流直流電源に代わって放電して電力の供給を行う。このため、補助用蓄電池は、非停電時には電源回路又は負荷に接続されているが、補助用蓄電池を過放電、過電圧、過電流及び高温から保護する際には補助用蓄電池を電源回路及び負荷から開放して、復帰時に再接続する構成とする。なお、ここで、電源回路は、交流直流電源及び直流直流電源である。 One of the applications of the EV (Electric Vehicle) power conditioner is to convert the electric power stored in the built-in storage battery of the EV into an alternating current of 100V or 200V to exemplify an emergency power supply that operates in the event of a system power failure. .. Once the conversion from the EV's built-in storage battery to 100V or 200V AC is executed, the EV power conditioner drives the AC / DC power supply with the AC voltage generated by its own device, and via the DC / DC power supply in the subsequent stage. It supplies DC power to the control circuit that becomes the load. At the stage of first starting the conversion circuit and control circuit from the built-in EV storage battery to 100V or 200V AC, an auxiliary storage battery is required in addition to the built-in EV storage battery. This auxiliary storage battery is charged by an AC / DC power supply when the system is not out of power, and is discharged in place of the AC / DC power supply when the system is out of power to supply power. Therefore, the auxiliary storage battery is connected to the power supply circuit or load during non-power failure, but when protecting the auxiliary storage battery from over-discharge, overvoltage, overcurrent and high temperature, the auxiliary storage battery is protected from the power supply circuit and load. The configuration is such that it is opened and reconnected when it returns. Here, the power supply circuit is an AC DC power supply and a DC DC power supply.

従来技術の一例である特許文献１には、負荷とこの負荷への電力供給用の電源スイッチとの間に、スイッチング素子とこのスイッチング素子の制御を行う制御手段とを備えたスイッチング回路を配し、この制御手段が、電源スイッチによる電源投入後定常状態に至るまでの間、スイッチング素子をチョッパ制御する技術が開示されている。 In Patent Document 1, which is an example of the prior art, a switching circuit including a switching element and a control means for controlling the switching element is arranged between the load and a power switch for supplying electric power to the load. , A technique is disclosed in which this control means chopper-controls a switching element from the time when the power is turned on by the power switch to the state in which the power is turned on.

特開２０１５−１３６２３１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-136231

しかしながら、上記の従来技術によれば、蓄電池を電源回路又は負荷から開放する際にインダクタンス成分に起因する過電圧を抑制することは困難である。そのため、蓄電池を電源回路又は負荷から開放する際に充放電システム内の構成に過電圧が印加されることがある。 However, according to the above-mentioned prior art, it is difficult to suppress the overvoltage caused by the inductance component when the storage battery is released from the power supply circuit or the load. Therefore, an overvoltage may be applied to the configuration in the charge / discharge system when the storage battery is released from the power supply circuit or the load.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蓄電池を電源回路又は負荷から開放する際の過電圧の印加を防止する電池遮断回路を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a battery cutoff circuit that prevents application of an overvoltage when the storage battery is released from a power supply circuit or a load.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、系統からの交流を直流に変換する交流直流電源と、第１の電路によって、前記交流直流電源に電気的に接続されて前記直流を変換する直流直流電源と、インダクタンス成分を有する第２の電路によって、前記第１の電路に電気的に接続されて充放電を行う蓄電池とを含む充放電システムに設けられた電池遮断回路であって、前記第２の電路を前記蓄電池の充電時に電気的に閉じる第１のスイッチ素子と、前記第２の電路を前記蓄電池の放電時に電気的に閉じる第２のスイッチ素子と、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子の開閉を制御するスイッチ素子制御回路と、前記第１の電路から前記蓄電池を開放する指令を出力する電路開放指令回路とを備え、前記スイッチ素子制御回路は、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子をオフする場合の駆動電圧の時間変化率を制御可能であることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention is electrically connected to the AC / DC power supply by an AC / DC power supply that converts AC from the system into DC and a first electric circuit. A battery cutoff circuit provided in a charge / discharge system including a DC / DC power source that converts DC and a storage battery that is electrically connected to the first electric circuit by a second electric circuit having an inductance component to charge / discharge. there are, a first switch element Ru electrically closed when the charging of the second path to the battery, a second switch element Ru electrically closing the second path during discharge of the battery, the The switch element control circuit for controlling the opening and closing of the first switch element and the second switch element, and the electric circuit opening command circuit for outputting a command for opening the storage battery from the first electric circuit are provided. The circuit is characterized in that the time change rate of the drive voltage when the first switch element and the second switch element are turned off can be controlled.

本発明によれば、蓄電池を電源回路又は負荷から開放する際の過電圧の印加を防止する電池遮断回路を得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to obtain a battery cutoff circuit that prevents the application of an overvoltage when the storage battery is released from the power supply circuit or the load.

実施の形態１に係る電池遮断回路を含む充放電システムの一構成例を示す図The figure which shows one configuration example of the charge / discharge system including the battery cutoff circuit which concerns on Embodiment 1. 実施の形態１における電路開放指令回路及びスイッチ素子制御回路の一構成例を示す回路図A circuit diagram showing a configuration example of an electric circuit opening command circuit and a switch element control circuit according to the first embodiment. 実施の形態１において、電圧Ｖ１，Ｖ２の時間変化を示す図The figure which shows the time change of the voltage V1 and V2 in Embodiment 1. 実施の形態２における電路開放指令回路及びスイッチ素子制御回路の一構成例を示す回路図A circuit diagram showing a configuration example of an electric circuit opening command circuit and a switch element control circuit according to the second embodiment.

以下に、本発明の実施の形態に係る電池遮断回路を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the battery cutoff circuit according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電池遮断回路を含む充放電システムの一構成例を示す図である。図１に示す充放電システム２００は、交流直流電源１と、直流直流電源４と、蓄電池２と、電池遮断回路１００とを含む。 Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a charge / discharge system including a battery cutoff circuit according to a first embodiment of the present invention. The charge / discharge system 200 shown in FIG. 1 includes an AC / DC power supply 1, a DC / DC power supply 4, a storage battery 2, and a battery cutoff circuit 100.

交流直流電源１は、外部の交流電源である系統１Ａからの交流を直流に変換して出力する。なお、図１では、系統１Ａに単相交流電源を例示しているが、これに限定されるものではなく、系統１Ａは三相交流電源であってもよい。 The AC / DC power supply 1 converts AC from the system 1A, which is an external AC power supply, into DC and outputs it. In FIG. 1, a single-phase AC power supply is illustrated for the system 1A, but the present invention is not limited to this, and the system 1A may be a three-phase AC power supply.

直流直流電源４は、第１の電路８ａによって、交流直流電源１に電気的に接続されて交流直流電源１からの直流電圧を大きさの異なる直流電圧に変換して負荷３に出力する。負荷３は、直流直流電源４が出力する直流電圧によって動作する。 The DC DC power supply 4 is electrically connected to the AC DC power supply 1 by the first electric path 8a, converts the DC voltage from the AC DC power supply 1 into DC voltages having different magnitudes, and outputs the DC voltage to the load 3. The load 3 operates by the DC voltage output by the DC DC power supply 4.

蓄電池２は、インダクタンス成分を有する第２の電路８ｂによって、第１の電路８ａに電気的に接続されており、充放電を行う。 The storage battery 2 is electrically connected to the first electric circuit 8a by the second electric circuit 8b having an inductance component, and charges and discharges.

なお、交流直流電源１の出力に配されているダイオード５は、交流直流電源１の出力に順方向で配されており、電流の逆流を防止する。 The diode 5 arranged at the output of the AC / DC power supply 1 is arranged in the forward direction at the output of the AC / DC power supply 1 to prevent backflow of current.

電池遮断回路１００は、第１のスイッチ素子である第１のＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）６と、第２のスイッチ素子である第２のＦＥＴ７と、スイッチ素子制御回路１０と、電路開放指令回路９とを備える。第１のＦＥＴ６は、第２の電路８ｂを蓄電池２の充電時に電気的に開閉する。第２のＦＥＴ７は、第２の電路８ｂを蓄電池２の放電時に電気的に開閉する。スイッチ素子制御回路１０は、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７の開閉を制御する。電路開放指令回路９は、第１の電路８ａから蓄電池２を開放する指令を出力する。 The battery cutoff circuit 100 includes a first FET (Field Effect Transistor) 6 which is a first switch element, a second FET 7 which is a second switch element, a switch element control circuit 10, and an electric circuit opening command circuit 9. And. The first FET 6 electrically opens and closes the second electric circuit 8b when the storage battery 2 is charged. The second FET 7 electrically opens and closes the second electric circuit 8b when the storage battery 2 is discharged. The switch element control circuit 10 controls the opening and closing of the first FET 6 and the second FET 7. The electric circuit opening command circuit 9 outputs a command for opening the storage battery 2 from the first electric circuit 8a.

また、スイッチ素子制御回路１０によれば、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７の駆動電圧の時間変化率を制御可能である。なお、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７において、ゲートにはＧと表記し、ソースにはＳと表記し、ドレインにはＤと表記している。 Further, according to the switch element control circuit 10, the time change rate of the drive voltage of the first FET 6 and the second FET 7 can be controlled. In the first FET 6 and the second FET 7, the gate is indicated by G, the source is indicated by S, and the drain is indicated by D.

第１の電路８ａは、交流直流電源１と直流直流電源４とを電気的に接続する電路である。第２の電路８ｂは、インダクタ８を有し、第１の電路８ａと蓄電池２とを電気的に接続する電路である。なお、インダクタ８は、実際にこの位置に配されたインダクタではなく、第２の電路８ｂのインダクタンス成分を集約して模式的に表したものである。 The first electric circuit 8a is an electric circuit that electrically connects the AC / DC power supply 1 and the DC / DC power supply 4. The second electric circuit 8b is an electric circuit having an inductor 8 and electrically connecting the first electric circuit 8a and the storage battery 2. The inductor 8 is not an inductor actually arranged at this position, but is schematically represented by aggregating the inductance components of the second electric circuit 8b.

図１に示す電池遮断回路１００では、通常時、すなわち非停電時には、交流直流電源１が出力する直流電圧は、ダイオード５及びインダクタ８を経て蓄電池２に出力され、蓄電池２は直流電圧Ｖｂで充電される。また、直流直流電源４には、ダイオード５を経て直流電圧である電圧Ｖ２が出力される。直流直流電源４は、直流電圧である電圧Ｖ２を変換して負荷３に出力する。 In the battery cutoff circuit 100 shown in FIG. 1, the DC voltage output by the AC DC power supply 1 is output to the storage battery 2 via the diode 5 and the inductor 8 during normal times, that is, during non-power failure, and the storage battery 2 is charged with the DC voltage Vb. Will be done. Further, the DC voltage V2, which is a DC voltage, is output to the DC DC power supply 4 via the diode 5. The DC DC power supply 4 converts the voltage V2, which is a DC voltage, and outputs it to the load 3.

スイッチ素子制御回路１０は、電路開放指令回路９が電路開放指令を出力していない状態では、互いのドレインを接続して直列接続とした第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７に対する電圧Ｖ１として第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７をオンする電圧を発生させる。これにより第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７はオンし、蓄電池２と交流直流電源１及び直流直流電源４とが接続される。 In the state where the electric circuit opening command circuit 9 does not output the electric circuit opening command, the switch element control circuit 10 has a first voltage V1 for the first FET 6 and the second FET 7 which are connected in series by connecting the drains of each other. A voltage is generated to turn on the FET 6 and the second FET 7. As a result, the first FET 6 and the second FET 7 are turned on, and the storage battery 2 is connected to the AC DC power supply 1 and the DC DC power supply 4.

スイッチ素子制御回路１０は、電路開放指令回路９が電路開放指令を出力している状態では、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７に対する電圧Ｖ１として第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７をオフする電圧を発生させる。これにより第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７はオフし、蓄電池２と交流直流電源１及び直流直流電源４との接続が開放される。なお、蓄電池２と直流直流電源４との接続の開放時には、インダクタ８は、電圧Ｖ２を減少させるよう誘導電圧を発生する。 The switch element control circuit 10 is a voltage that turns off the first FET 6 and the second FET 7 as the voltage V1 for the first FET 6 and the second FET 7 in the state where the electric circuit opening command circuit 9 outputs the electric circuit opening command. To generate. As a result, the first FET 6 and the second FET 7 are turned off, and the connection between the storage battery 2 and the AC DC power supply 1 and the DC DC power supply 4 is opened. When the connection between the storage battery 2 and the DC / DC power supply 4 is opened, the inductor 8 generates an induced voltage so as to reduce the voltage V2.

次に、停電時について説明する。停電時には系統１Ａから交流電力が供給されないため、交流直流電源１は動作を停止し、蓄電池２は、インダクタ８を介して、直流直流電源４と電路開放指令回路９とスイッチ素子制御回路１０とに直流電力を供給する。 Next, the time of power failure will be described. Since AC power is not supplied from the system 1A in the event of a power failure, the AC / DC power supply 1 stops operating, and the storage battery 2 is connected to the DC / DC power supply 4, the electric circuit opening command circuit 9, and the switch element control circuit 10 via the inductor 8. Supply DC power.

また、停電時においても、電路開放指令回路９が電路開放指令を出力していない状態では、スイッチ素子制御回路１０は、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７に対する電圧Ｖ１として第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７をオンする電圧を発生させる。これにより第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７はオンし、蓄電池２と直流直流電源４とが接続される。 Further, even in the event of a power failure, when the electric circuit opening command circuit 9 does not output the electric circuit opening command, the switch element control circuit 10 has the first FET 6 and the first FET 6 as the voltage V1 with respect to the first FET 6 and the second FET 7. A voltage is generated to turn on the FET 7 of 2. As a result, the first FET 6 and the second FET 7 are turned on, and the storage battery 2 and the DC / DC power supply 4 are connected.

また、停電時においても、電路開放指令回路９が電路開放指令を出力している状態では、スイッチ素子制御回路１０は、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７に対する電圧Ｖ１として第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７をオフする電圧を発生させ、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７はオフし、蓄電池２と直流直流電源４との接続が開放される。なお、停電時には、蓄電池２と直流直流電源４との接続の開放時には、インダクタ８は、電圧Ｖ２を増加させるように誘導電圧を発生する。 Further, even in the event of a power failure, in the state where the electric circuit opening command circuit 9 outputs the electric circuit opening command, the switch element control circuit 10 uses the first FET 6 and the first FET 6 as the voltage V1 with respect to the first FET 6 and the second FET 7. A voltage for turning off the FET 7 of the second is generated, the first FET 6 and the second FET 7 are turned off, and the connection between the storage battery 2 and the DC / DC power supply 4 is opened. In the event of a power failure, when the connection between the storage battery 2 and the DC / DC power supply 4 is opened, the inductor 8 generates an induced voltage so as to increase the voltage V2.

図２は、本実施の形態１における電路開放指令回路９及びスイッチ素子制御回路１０の一構成例を示す回路図である。図２に示す電路開放指令回路９は、蓄電池２の接続開放を入力するスイッチ１８と、スイッチ１８がベースとエミッタとの間に接続されたトランジスタ１２と、トランジスタ１２のベースと電圧Ｖ２の配線との間に接続された抵抗１９とを備える。なお、ここではトランジスタ１２にはＮＰＮ型トランジスタを例示しており、トランジスタ１２のコレクタは電圧Ｖ２の配線に接続されている。なお、トランジスタ１２において、ベースにはＢと表記し、エミッタにはＥと表記し、コレクタにはＣと表記している。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the electric circuit opening command circuit 9 and the switch element control circuit 10 according to the first embodiment. The electric circuit opening command circuit 9 shown in FIG. 2 includes a switch 18 for inputting connection opening of the storage battery 2, a transistor 12 in which the switch 18 is connected between the base and the emitter, and wiring of the base of the transistor 12 and the voltage V2. It is provided with a resistor 19 connected between the two. Here, an NPN type transistor is illustrated as the transistor 12, and the collector of the transistor 12 is connected to the wiring of the voltage V2. In the transistor 12, the base is represented by B, the emitter is represented by E, and the collector is represented by C.

図２に示すスイッチ素子制御回路１０は、一端が接地された抵抗１５が直列接続されたスイッチ１４と、一端が接地された抵抗１７が直列接続されたスイッチ１６と、一端が接地されたコンデンサ１１とが並列接続され、抵抗１５、抵抗１７及びコンデンサ１１の他端は、抵抗１３の一端に接続されている。なお、抵抗１３の他端は、電路開放指令回路９の出力であるトランジスタ１２のエミッタに接続されている。なお、抵抗１５の抵抗値よりも抵抗１７の抵抗値の方が小さい。 The switch element control circuit 10 shown in FIG. 2 includes a switch 14 in which a resistor 15 having one end grounded is connected in series, a switch 16 in which a resistor 17 having one end grounded is connected in series, and a capacitor 11 having one end grounded. Is connected in parallel, and the other end of the resistor 15, the resistor 17 and the capacitor 11 is connected to one end of the resistor 13. The other end of the resistor 13 is connected to the emitter of the transistor 12 which is the output of the electric circuit opening command circuit 9. The resistance value of the resistor 17 is smaller than the resistance value of the resistor 15.

ところで、スイッチ１８は、交流直流電源１、直流直流電源４又は負荷３の動作検査を行うときに、作業者がオンすることで蓄電池２を開放する。この動作検査は、製品製造時、製品出荷時又は保守作業時に行われる。なお、ここで、製品は、充放電システム２００と負荷３とを含む。 By the way, the switch 18 opens the storage battery 2 when the operator turns it on when the operation inspection of the AC DC power supply 1, the DC DC power supply 4 or the load 3 is performed. This operation inspection is performed at the time of product manufacturing, product shipment, or maintenance work. Here, the product includes a charge / discharge system 200 and a load 3.

また、スイッチ１８は、製品の使用時に蓄電池２の異常を検知すると、蓄電池２の保護又は製品の保護のためにオンされる。なお、異常の検知時には、高温状態の検出時、過電流の検出時及び過電圧の検出時を例示することができる。スイッチ１８は、製品の非運転時には、蓄電池２の消費電力を抑制するために、製品の制御回路によってオンされることが好ましい。 Further, when the switch 18 detects an abnormality in the storage battery 2 during use of the product, the switch 18 is turned on to protect the storage battery 2 or the product. It should be noted that when an abnormality is detected, a high temperature state is detected, an overcurrent is detected, and an overvoltage is detected. When the product is not in operation, the switch 18 is preferably turned on by the control circuit of the product in order to suppress the power consumption of the storage battery 2.

ここで、スイッチ１８のオフ時の動作について説明する。スイッチ１８をオフして開放すると、抵抗１９で電圧Ｖ２から降下した電圧によりトランジスタ１２がオンし、コンデンサ１１は、抵抗１３及びトランジスタ１２で電圧Ｖ２から降下した電圧で充電されてコンデンサ１１には電圧Ｖ１の電荷が蓄積される。そして、電圧Ｖ１は第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７のゲート電圧となり、電圧Ｖ１が第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７のゲートソース間遮断電圧Ｖｔｈ以上になると、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７はオンする。スイッチ１８をオンして短絡させると、トランジスタ１２のベースエミッタ間電圧がゼロになり、トランジスタ１２がオフする。 Here, the operation when the switch 18 is off will be described. When the switch 18 is turned off and opened, the transistor 12 is turned on by the voltage dropped from the voltage V2 by the resistor 19, the capacitor 11 is charged by the voltage dropped from the voltage V2 by the resistor 13 and the transistor 12, and the capacitor 11 is charged with the voltage. The charge of V1 is accumulated. Then, the voltage V1 becomes the gate voltage of the first FET 6 and the second FET 7, and when the voltage V1 becomes equal to or higher than the gate-source cutoff voltage Vth of the first FET 6 and the second FET 7, the first FET 6 and the second FET 7 FET 7 turns on. When the switch 18 is turned on and short-circuited, the voltage between the base and emitter of the transistor 12 becomes zero, and the transistor 12 is turned off.

このとき、スイッチ１４をオンし、スイッチ１６をオフした状態では、コンデンサ１１の電圧である電圧Ｖ１は、抵抗１５によって徐々に低下していき、コンデンサ１１の電圧である電圧Ｖ１が、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７のゲートソース間遮断電圧Ｖｔｈ以下になると、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７はオフする。 At this time, when the switch 14 is turned on and the switch 16 is turned off, the voltage V1 which is the voltage of the capacitor 11 gradually decreases due to the resistance 15, and the voltage V1 which is the voltage of the capacitor 11 becomes the first. When the cutoff voltage between the gate and source of the FET 6 and the second FET 7 becomes Vth or less, the first FET 6 and the second FET 7 are turned off.

また、このとき、スイッチ１４をオフし、スイッチ１６をオンした状態では、コンデンサ１１の電圧である電圧Ｖ１は、抵抗１７によって徐々に低下していき、コンデンサ１１の電圧である電圧Ｖ１が、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７のゲートソース間遮断電圧Ｖｔｈ以下になると、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７はオフする。 At this time, when the switch 14 is turned off and the switch 16 is turned on, the voltage V1 which is the voltage of the capacitor 11 gradually decreases due to the resistance 17, and the voltage V1 which is the voltage of the capacitor 11 becomes the first. When the cutoff voltage between the gate and source of the first FET 6 and the second FET 7 becomes Vth or less, the first FET 6 and the second FET 7 are turned off.

図３は、本実施の形態１において、電圧Ｖ１，Ｖ２の時間変化を示す図である。図３の左側にはスイッチ１６のオン時の電圧変化を示し、図３の右側にはスイッチ１４のオン時の電圧変化を示している。図３の上図には電圧Ｖ２の時間変化を示し、図３の下図には電圧Ｖ１の時間変化を示している。なお、スイッチ１６のオン時にはスイッチ１４はオフしており、スイッチ１４のオン時にはスイッチ１６はオフしている。 FIG. 3 is a diagram showing time changes of voltages V1 and V2 in the first embodiment. The left side of FIG. 3 shows the voltage change when the switch 16 is on, and the right side of FIG. 3 shows the voltage change when the switch 14 is on. The upper figure of FIG. 3 shows the time change of the voltage V2, and the lower figure of FIG. 3 shows the time change of the voltage V1. The switch 14 is off when the switch 16 is on, and the switch 16 is off when the switch 14 is on.

上記したように、抵抗１５の抵抗値よりも抵抗１７の抵抗値の方が小さいため、電圧Ｖ１の時間変化は、図３に示すように、抵抗１５に導通するスイッチ１４のオン時の方が抵抗１７に導通するスイッチ１６のオン時よりも電圧Ｖ１の時間変化率が小さく、直流直流電源４に出力される電圧Ｖ２への誘導電圧を小さくすることができる。 As described above, since the resistance value of the resistor 17 is smaller than the resistance value of the resistor 15, the time change of the voltage V1 is larger when the switch 14 conducting the resistor 15 is turned on, as shown in FIG. The time change rate of the voltage V1 is smaller than that when the switch 16 conducting the resistor 17 is turned on, and the induced voltage to the voltage V2 output to the DC / DC power supply 4 can be made smaller.

蓄電池２を電源回路又は負荷３に接続する場合には、蓄電池２から電源回路又は負荷３への突入電流により過電流が流れることがある。また、蓄電池２を電源回路又は負荷から開放する際には過電圧が生じることがある。蓄電池２を電源回路から開放する際に、経路内にインダクタンス成分が存在すると、蓄電池２の開放時に、このインダクタンス成分によって誘導電圧が発生し、この誘導電圧によって、蓄電池２の電圧よりも高い電圧が過渡的に発生する。一般に、蓄電池２と交流直流電源１及び直流直流電源４との間の経路は、短い導線によって配線されるため、インダクタンス成分は無視しても差し支えない程度の極めて小さな値となる。 When the storage battery 2 is connected to the power supply circuit or the load 3, an overcurrent may flow due to the inrush current from the storage battery 2 to the power supply circuit or the load 3. In addition, an overvoltage may occur when the storage battery 2 is released from the power supply circuit or the load. If an inductance component is present in the path when the storage battery 2 is released from the power supply circuit, an induced voltage is generated by this inductance component when the storage battery 2 is opened, and this induced voltage causes a voltage higher than the voltage of the storage battery 2. Occurs transiently. In general, the path between the storage battery 2 and the AC / DC power supply 1 and the DC / DC power supply 4 is wired by a short conducting wire, so that the inductance component has an extremely small value that can be ignored.

しかしながら、蓄電池２を、交流直流電源１及び直流直流電源４から距離のある位置に設置する場合には、配線によるインダクタンス成分を無視することができない。また、交流直流電源１及び直流直流電源４の動作検査を行う場合には、蓄電池２の代わりに直流電源を用いて、この直流電源から交流直流電源１及び直流直流電源４までの経路に検査用のセンサ類が挿入されるため、インダクタンス成分が大きい。これらのインダクタンス成分が存在する状態で、蓄電池２を交流直流電源１及び直流直流電源４から開放した場合には、発生する誘導電圧により充放電システム２００内の部品に過電圧が印加されて破壊されることもある。 However, when the storage battery 2 is installed at a position away from the AC / DC power supply 1 and the DC / DC power supply 4, the inductance component due to the wiring cannot be ignored. When inspecting the operation of the AC / DC power supply 1 and the DC / DC power supply 4, a DC power supply is used instead of the storage battery 2, and the path from this DC power supply to the AC / DC power supply 1 and the DC DC power supply 4 is used for inspection. Since the sensors of the above are inserted, the inductance component is large. When the storage battery 2 is opened from the AC / DC power supply 1 and the DC / DC power supply 4 in the presence of these inductance components, an overvoltage is applied to the components in the charge / discharge system 200 due to the generated induced voltage and the storage battery 2 is destroyed. Sometimes.

本実施の形態１では、非停電時には交流直流電源１が蓄電池２及び直流直流電源４に直流電圧を出力することで蓄電池２が充電され、停電時には蓄電池２が放電することで直流直流電源４に直流電圧を出力するので、第２の電路８ｂに電流が流れる。そして、電路開放指令回路９が蓄電池２の開放を行うためにスイッチ素子制御回路１０に対してトランジスタ１２をオフすることにより第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７をオフする指令を出力すると、スイッチ素子制御回路１０は、コンデンサ１１に蓄積された、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７を駆動する電圧Ｖ１の電荷を、抵抗１５又は抵抗１７によって放電し、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７をオフする。第２の電路８ｂ、すなわちインダクタ８に発生する誘導電圧は、開放時の電流の時間変化の傾きが急であるほど大きい。しかしながら、抵抗１７の抵抗値が抵抗１５の抵抗値よりも大きいため、スイッチ１６のオン時にはスイッチ１４のオン時よりも電圧Ｖ１の下降時間が長くなり、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７のドレイン電流の下降時間も長くなり、インダクタ８に発生する電流変化が緩やかになる。そのため、インダクタ８に発生する誘導電圧を、より小さくすることができる。 In the first embodiment, the AC DC power supply 1 outputs a DC voltage to the storage battery 2 and the DC DC power supply 4 during a non-power failure to charge the storage battery 2, and the storage battery 2 discharges to the DC DC power supply 4 during a power failure. Since a DC voltage is output, a current flows through the second electric path 8b. Then, when the electric circuit opening command circuit 9 outputs a command to turn off the first FET 6 and the second FET 7 by turning off the transistor 12 to the switch element control circuit 10 in order to open the storage battery 2, the switch element The control circuit 10 discharges the electric charge of the voltage V1 for driving the first FET 6 and the second FET 7 accumulated in the capacitor 11 by the resistor 15 or the resistor 17, and turns off the first FET 6 and the second FET 7. To do. The induced voltage generated in the second electric circuit 8b, that is, the inductor 8, becomes larger as the slope of the time change of the current at the time of opening becomes steeper. However, since the resistance value of the resistor 17 is larger than the resistance value of the resistor 15, the drop time of the voltage V1 becomes longer when the switch 16 is turned on than when the switch 14 is turned on, and the drain of the first FET 6 and the second FET 7 is drained. The current drop time also becomes long, and the change in current generated in the inductor 8 becomes gentle. Therefore, the induced voltage generated in the inductor 8 can be made smaller.

電圧Ｖ１の下降時間が長いほど電流変化が緩やかであり、電圧Ｖ２の誘導電圧は低くなる。しかしながら、電圧Ｖ１の下降時間が長いほど、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７で発生するスイッチングロスが増大するため、使用するＦＥＴ及び使用環境によって、電圧の下降時間の長さには制約が存在する。インダクタ８に発生する誘導電圧が周辺の部品の耐電圧を超えない範囲で大きくなるように電圧Ｖ１の下降時間を設定することにより、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７の熱損失を抑制し、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７の小型化が可能となる。又は、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７の冷却手段を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。 The longer the falling time of the voltage V1, the slower the current change, and the lower the induced voltage of the voltage V2. However, the longer the voltage V1 drop time is, the greater the switching loss generated in the first FET 6 and the second FET 7. Therefore, there is a restriction on the length of the voltage drop time depending on the FET used and the environment in which it is used. To do. By setting the drop time of the voltage V1 so that the induced voltage generated in the inductor 8 does not exceed the withstand voltage of the peripheral components, the heat loss of the first FET 6 and the second FET 7 is suppressed. The first FET 6 and the second FET 7 can be miniaturized. Alternatively, the cooling means of the first FET 6 and the second FET 7 can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

また、回路検査時をはじめとする、通常動作時には発生し得ないインダクタンス成分が発生する場合について説明する。このような場合には、通常の製品使用時にはスイッチ１４をオンして密閉状態又は高温状態でも第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７が耐え得るように電圧Ｖ１の下降時間を短く設定し、回路検査時には、常温又は強制冷却により第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７に許容される範囲で熱損失を増加させて、スイッチ１６をオンに切り替えるように電圧Ｖ１の下降時間を設定すると、増大したインダクタンス成分で発生する誘導電圧である電圧Ｖ２を、回路部品の耐電圧以下に抑えることができる。 Further, a case where an inductance component that cannot be generated during normal operation is generated, such as during circuit inspection, will be described. In such a case, when using a normal product, the switch 14 is turned on and the voltage V1 drop time is set short so that the first FET 6 and the second FET 7 can withstand even in a closed state or a high temperature state, and a circuit inspection is performed. Occasionally, when the heat loss is increased within the allowable range of the first FET 6 and the second FET 7 by normal temperature or forced cooling, and the lowering time of the voltage V1 is set so as to switch on the switch 16, the increased inductance component is increased. The voltage V2, which is the induced voltage generated in the above, can be suppressed to be equal to or lower than the withstand voltage of the circuit component.

実施の形態２．
本発明は、実施の形態１に示した形態に限定されるものではない。本実施の形態２では、実施の形態１におけるスイッチ素子制御回路１０内の抵抗１５及び抵抗１７をコンデンサに置き換え、コンデンサ１１を抵抗に置き換えた形態について説明する。なお、本実施の形態２に係る電池遮断回路は、図１におけるスイッチ素子制御回路１０をスイッチ素子制御回路１０ａに置き換えた点のみが異なり、その他の構成は図１に示す電池遮断回路１００と同じである。 Embodiment 2.
The present invention is not limited to the embodiment shown in the first embodiment. In the second embodiment, a mode in which the resistors 15 and 17 in the switch element control circuit 10 in the first embodiment are replaced with capacitors and the capacitors 11 are replaced with resistors will be described. The battery cutoff circuit according to the second embodiment differs from the battery cutoff circuit 100 shown in FIG. 1 only in that the switch element control circuit 10 in FIG. 1 is replaced with the switch element control circuit 10a. Is.

図４は、本実施の形態２における電路開放指令回路９及びスイッチ素子制御回路１０ａの一構成例を示す回路図である。図４において、スイッチ１４をオンし、スイッチ１６をオフした場合には、スイッチ１８をオフして開放させると、抵抗１９で電圧降下した電圧Ｖ２によりトランジスタ１２がオンし、コンデンサ２１は、抵抗１３及びトランジスタ１２で電圧降下した電圧Ｖ２で充電されてコンデンサ２１には電圧Ｖ１の電荷が蓄積される。電圧Ｖ１が、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７のゲートソース間遮断電圧Ｖｔｈ以上になると、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７はオンする。そして、スイッチ１８をオンして短絡させると、トランジスタ１２のベースエミッタ間電圧がゼロになり、トランジスタ１２がオフする。コンデンサ２１に蓄えられた電圧Ｖ１の電荷は、抵抗２０により放電される。なお、コンデンサ２２の静電容量よりもコンデンサ２１の静電容量の方が小さい。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the electric circuit opening command circuit 9 and the switch element control circuit 10a according to the second embodiment. In FIG. 4, when the switch 14 is turned on and the switch 16 is turned off, when the switch 18 is turned off and opened, the transistor 12 is turned on by the voltage V2 whose voltage is dropped by the resistor 19, and the capacitor 21 is the resistor 13. And the capacitor 21 is charged with the voltage V2 whose voltage has dropped, and the charge of the voltage V1 is accumulated in the capacitor 21. When the voltage V1 becomes equal to or higher than the gate-source cutoff voltage Vth of the first FET 6 and the second FET 7, the first FET 6 and the second FET 7 are turned on. Then, when the switch 18 is turned on and short-circuited, the voltage between the base and emitter of the transistor 12 becomes zero, and the transistor 12 is turned off. The electric charge of the voltage V1 stored in the capacitor 21 is discharged by the resistor 20. The capacitance of the capacitor 21 is smaller than the capacitance of the capacitor 22.

スイッチ１４をオフし、スイッチ１６をオンした場合には、スイッチ１８をオフして開放状態にすると、抵抗１９で電圧Ｖ２から降下した電圧によりトランジスタ１２がオンし、コンデンサ２２は抵抗１３及びトランジスタ１２で電圧降下した電圧Ｖ２で充電される。電圧Ｖ１が、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７のゲートソース間遮断電圧Ｖｔｈ以上になると、第１のＦＥＴ６及び第２のＦＥＴ７はオンする。そして、スイッチ１８をオンして短絡させると、トランジスタ１２のベースエミッタ間電圧がゼロになり、トランジスタ１２がオフする。コンデンサ２２に蓄えられた電圧Ｖ１の電荷は、抵抗２０により放電される。 When the switch 14 is turned off and the switch 16 is turned on, when the switch 18 is turned off and opened, the transistor 12 is turned on by the voltage dropped from the voltage V2 by the resistor 19, and the capacitor 22 is the resistor 13 and the transistor 12. It is charged with the voltage V2 that has dropped in voltage. When the voltage V1 becomes equal to or higher than the gate-source cutoff voltage Vth of the first FET 6 and the second FET 7, the first FET 6 and the second FET 7 are turned on. Then, when the switch 18 is turned on and short-circuited, the voltage between the base and emitter of the transistor 12 becomes zero, and the transistor 12 is turned off. The electric charge of the voltage V1 stored in the capacitor 22 is discharged by the resistor 20.

第２の電路８ｂが長い場合には、インダクタ８のインダクタンス値が大きな値となってしまうので、スイッチ１６をオフにし、スイッチ１４をオンにすることでコンデンサ２１の放電電流を小さくし、電圧Ｖ１の下降時間を長くすることにより、蓄電池２の遮断時にインダクタ８に発生する誘導電圧を、スイッチ１６をオンした場合よりも低く抑えることができる。第２の電路８ｂが短い場合には、インダクタ８のインダクタンス値が小さな値に抑えられるので、スイッチ１６をオンにし、スイッチ１４をオフにすることで、電圧Ｖ１の下降時間を短くすることができる。 When the second electric circuit 8b is long, the inductance value of the inductor 8 becomes a large value. Therefore, by turning off the switch 16 and turning on the switch 14, the discharge current of the capacitor 21 is reduced and the voltage V1. By lengthening the descent time of, the induced voltage generated in the inductor 8 when the storage battery 2 is shut off can be suppressed to be lower than when the switch 16 is turned on. When the second electric circuit 8b is short, the inductance value of the inductor 8 can be suppressed to a small value. Therefore, by turning on the switch 16 and turning off the switch 14, the drop time of the voltage V1 can be shortened. ..

なお、部品の許容値以下に抑えることができるのであれば、スイッチ１４及びスイッチ１６によるコンデンサ１１の放電時間は固定値に設定してもよい。 The discharge time of the capacitor 11 by the switch 14 and the switch 16 may be set to a fixed value as long as it can be suppressed to the allowable value or less of the component.

本実施の形態２にて説明した構成によっても実施の形態１にて説明した電池遮断回路と同様の効果を奏することが可能である。 The configuration described in the second embodiment can also have the same effect as the battery cutoff circuit described in the first embodiment.

以上、実施の形態１，２に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 As described above, the configurations shown in the first and second embodiments show an example of the contents of the present invention, can be combined with other known techniques, and are within the scope of the gist of the present invention. It is also possible to omit or change a part of the configuration.

１ 交流直流電源、１Ａ 系統、２ 蓄電池、３ 負荷、４ 直流直流電源、５ ダイオード、６ 第１のＦＥＴ、７ 第２のＦＥＴ、８ インダクタ、８ａ 第１の電路、８ｂ 第２の電路、９ 電路開放指令回路、１０，１０ａ スイッチ素子制御回路、１１，２１，２２ コンデンサ、１２ トランジスタ、１３，１５，１７，１９，２０ 抵抗、１４，１６，１８ スイッチ、１００ 電池遮断回路、２００ 充放電システム。 1 AC DC power supply, 1A system, 2 storage battery, 3 load, 4 DC DC power supply, 5 diode, 6 1st FET, 7 2nd FET, 8 inductor, 8a 1st electric circuit, 8b 2nd electric circuit, 9 Electric circuit open command circuit, 10,10a switch element control circuit, 11,12,22 capacitors, 12 transistors, 13,15,17,19,20 resistors, 14,16,18 switches, 100 battery cutoff circuit, 200 charge / discharge system ..

Claims (3)

系統からの交流を直流に変換する交流直流電源と、第１の電路によって、前記交流直流電源に電気的に接続されて前記直流を変換する直流直流電源と、インダクタンス成分を有する第２の電路によって、前記第１の電路に電気的に接続されて充放電を行う蓄電池とを含む充放電システムに設けられた電池遮断回路であって、
前記第２の電路を前記蓄電池の充電時に電気的に閉じる第１のスイッチ素子と、
前記第２の電路を前記蓄電池の放電時に電気的に閉じる第２のスイッチ素子と、
前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子の開閉を制御するスイッチ素子制御回路と、
前記第１の電路から前記蓄電池を開放する指令を出力する電路開放指令回路とを備え、
前記スイッチ素子制御回路は、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子をオフする場合の駆動電圧の時間変化率を制御可能であることを特徴とする電池遮断回路。 By an AC / DC power supply that converts AC from the system to DC, a DC / DC power supply that is electrically connected to the AC / DC power supply and converts the DC by the first electric circuit, and a second electric circuit that has an inductance component. A battery cutoff circuit provided in a charge / discharge system including a storage battery that is electrically connected to the first electric circuit to charge / discharge.
A first switching element Ru electrically closing the second path during charging of the battery,
A second switch element you close electrically the second path during discharge of the storage battery,
A switch element control circuit that controls the opening and closing of the first switch element and the second switch element,
It is provided with an electric circuit opening command circuit that outputs a command to open the storage battery from the first electric circuit.
The switch element control circuit is a battery cutoff circuit capable of controlling the time change rate of a drive voltage when the first switch element and the second switch element are turned off . 前記スイッチ素子制御回路は、
前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子への駆動電圧を蓄えるコンデンサと、
前記スイッチ素子制御回路に駆動電圧を出力するトランジスタと前記コンデンサとの間に配置された第１の抵抗と、
前記コンデンサと並列に配置され第１のスイッチと直列接続された第２の抵抗と、
前記コンデンサと並列に配置され第２のスイッチと直列接続された第３の抵抗とを備え、前記第３の抵抗の抵抗値は前記第２の抵抗の抵抗値と異なる請求項１に記載の電池遮断回路。 The switch element control circuit
A capacitor that stores the drive voltage to the first switch element and the second switch element,
A first resistor arranged between the transistor that outputs the drive voltage to the switch element control circuit and the capacitor, and
A second resistor placed in parallel with the capacitor and connected in series with the first switch,
And a third resistor arranged connected second switch in series in parallel with the capacitor, the resistance value of said third resistor according to claim 1 that different from the resistance value of said second resistor Battery cutoff circuit. 前記スイッチ素子制御回路は、
前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子への駆動電圧を蓄える第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサと直列接続された第１のスイッチと、
前記第１のコンデンサ及び前記第１のスイッチと並列に配置され前記第１のコンデンサと静電容量が異なる第２のコンデンサと、
前記第２のコンデンサと直列接続された第２のスイッチと、
前記第１のコンデンサ又は前記第２のコンデンサと並列に配置され前記第１のコンデンサ又は前記第２のコンデンサの電荷を放電する第１の抵抗と、
前記スイッチ素子制御回路に駆動電圧を出力するトランジスタと前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチとの間に配置された第２の抵抗とを備える請求項１に記載の電池遮断回路。 The switch element control circuit
A first capacitor that stores the drive voltage to the first switch element and the second switch element, and
A first switch connected in series with the first capacitor,
A second capacitor arranged in parallel with the first capacitor and the first switch and having a capacitance different from that of the first capacitor,
A second switch connected in series with the second capacitor,
A first resistor arranged in parallel with the first capacitor or the second capacitor to discharge the charge of the first capacitor or the second capacitor,
The battery cutoff circuit according to claim 1, further comprising a transistor that outputs a drive voltage to the switch element control circuit and a second resistor arranged between the first switch and the second switch.
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