JP2010178570A

JP2010178570A - 回生時の過充電保護装置

Info

Publication number: JP2010178570A
Application number: JP2009020694A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Miyamoto; 康弘宮本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】簡単な回路で回生時の保護回路を実現でき、周辺機器に対する不要な電波、不要輻射などを生じることなく、周辺機器の安全を図れるようにする。
【解決手段】分圧回路３０は、２次電池を用いた電源１１のプラス・マイナス間の電圧を分圧する。比較回路３３は、分圧回路３０の分圧電圧と基準電圧を比較し、前記分圧電圧が所定値を超えると制御信号を得る。第１のスイッチ回路４０は、制御信号に応答して電源１１のプラス端子とマイナス端子間を短絡する。そして、第２のスイッチ回路１２が、前記短絡動作に応答して、前記プラス端子と前記電源のプラス間をオフし、過充電を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回生時の過充電保護装置に関し、組電池で駆動される電動自動車、電動工具、電動クレーン、電動フォークリフトなどの電気動力装置に適用して有効な装置である。

２次電池を動力用電源として用いたモータにより駆動される電気自動車が開発されている。電気自動車が速度を落とすとき、あるいは坂道を下るときは、モータが発電機に切り替わり、２次電池が回生回路により充電される仕組みとなっている。この場合、２次電池の過充電が行われると、電池の劣化、破壊を招くことがある。このような不具合を改善するために、回生エネルギーを吸収する提案もなされている（特許文献１）。この文献の技術では、単電池の電圧を計測し、満充電状態になると、この単電池の電圧が過電圧とならないように端子電圧をスイッチングによりトランス側の１次側に電流の形で放出している。そしてトランスの２次側に生じた電圧は、回生エネルギーとして利用されている。スイッチングの周波数が、端子電圧の値により変化する仕組みになっており、電流放出量が調整される。

特開２００５−２２９７８７号公報

本発明は、簡単な回路で保護回路を実現でき周辺機器に対する不要な電波、不要輻射などを生じることなく、周辺機器の安全を図ることができる回生時の過充電保護装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一実施例は、
２次電池を用いた電源のプラス・マイナス間の電圧を分圧する分圧回路と、
前記電源のプラス・マイナス電圧を出力するプラス端子及びマイナス端子と、
前記分圧回路の分圧電圧と基準電圧を比較し、前記分圧電圧が所定値を超えると制御信号を得るヒステリシス特性をもつ比較回路と、
前記制御信号に応答して前記プラス端子とマイナス端子間を短絡する第１のスイッチ回路と、
前記第１のスイッチ回路が前記短絡状態を形成することに応答して、前記プラス端子と前記電源のプラス間をオフする第２のスイッチ回路と
を備える。

本発明の装置によると、簡単な回路で保護回路を実現でき、周辺機器に対する不要な電波、不要輻射などを生じることなく、周辺機器の安全を図ることができる。

本発明の実施例１の構成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１は本発明の一実施例である。１１は電源である。この電源１１は、２次電池である単電池１１a，１１ｂ,・・・を複数直列接続した組電池として構成されている。この電源１１のプラス・マイナス間の電圧が分分圧回路３０により分圧されている。分圧回路３０は、たとえば抵抗３１、３２の直列回路で構成されている。

また電源１１のプラス電圧側のプラス電極は、ラインL１を介してプラス端子１３に導出されている。このプラス端子１３と電源１１のプラス電極間には、リレースイッチ１２が接続されている。さらに電源１１のマイナス電圧側のマイナス電極は、ラインL２を介してマイナス端子１４に導出されている。

分圧回路３０から導出された分圧電圧は、比較回路３３の一方の入力端子に供給される。この比較回路３３の他方の入力端子には、端子３４から回生基準電圧REFが供給されている。この比較回路３３は、ヒステリシス特性を持ち、分圧電圧が基準電圧を超えたとき、たとえばハイレベルとなる制御信号を得る。

この制御信号は、スイッチ回路４０に供給される。スイッチ回路４０は、たとえば制御信号がソース電極及びゲート電極に供給されるNMOSトランジスタ３５を有する。このトランジスタ３５のドレイン電極は、ラインL２に接続されている。NMOSトランジスタ３６はトランジスタ３５とカレントミラー関係にあり、このトランジスタ３６のソースは抵抗３７を介してプラス端子１３に接続され、ドレイン電極はラインL２に接続され、ゲート電極は先のトランジスタ３５のゲート電極に接続されている。

PMOSトランジスタ３８は、ソース電極がプラス端子１３側、ドレイン電極がマイナス端子１４側に接続され、ゲート電極が先のトランジスタ３６のソース電極に接続されている。したがって、トランジスタ３５、３６がオンしたとき、トランジスタ３８もオンし、プラス端子１３とマイナス端子１４間を短絡することができる。

トランジスタ３８がオンするとスイッチ回路としてのリレースイッチ１２はオフし、トランジスタ３８がオフするとリレースイッチ１２はオン制御されるように関連付けられている。

リレースイッチ１２がオンし、モータ２３の駆動モードのときは、電源１１のプラス・マイナス電圧がコンバータ２１に供給される。そしてコンバータ２３の出力がモータ２３に供給される。モータ２３を電気により駆動する必要がなく、発電機として利用可能な場合は、回生モードとなる。即ち、モータ２３の発電出力は、整流回路に切替えられたコンバータ２３にて整流され、端子１３、１４間に供給され、電源１１の組電池を充電する。

ここで、電源１１が満充電になると、比較回路３３の出力が反転するように設定されている。即ち、比較回路３３から制御信号が出力される。この制御信号により、トランジスタ３８がオンし、端子１３、１４間が短絡状態となり、また、リレースイッチ１２がオフする。

これにより、電源１１に対する回生エネルギーの過充電が防止される。よって２次電池の劣化、破壊を防止できる。また、コンバータ２３の動作制御を行うことで、より効率的なブレーキ機能を得ることも可能である。

リレースイッチ１２は、第１のスイッチ回路４０が前記短絡状態を形成することに応答して、前記プラス端子と前記電源のプラス間を強制オフする他に、オン状態のときに別系統より与えられる制御信号にも応答してオンオフ制御される。これにより、モータ２３への電源供給・停止をコントロールすることも可能である。

上記した装置によると、周辺で無線を用いて多数のクレーンなどを制御している工事現場などでは顕著な効果を発揮する。これは簡単な回路で保護回路を実現でき、周辺機器に対する不要な電波、不要輻射などを生じることが無いからである。不要輻射などを生じる回路であると周辺の無線制御機器に対して重大な影響を与え、事故を生じる可能性を秘めている。しかし本発明の装置であるとこのような事故の要因をなくすることが可能となる。

本発明は組電池で駆動される電動自動車、電動工具、電動クレーンなどの電気動力装置に適用可能である。

１１・・・電源、１２・・・リレー回路、３０・・・比較回路、４０・・・スイッチ回路、２１・・・コンバータ。

Claims

２次電池を用いた電源のプラス・マイナス間の電圧を分圧する分圧回路と、
前記電源のプラス・マイナス電圧を出力するプラス端子及びマイナス端子と、
前記分圧回路の分圧電圧と基準電圧を比較し、前記分圧電圧が所定値を超えると制御信号を得るヒステリシス特性をもつ比較回路と、
前記制御信号に応答して前記プラス端子とマイナス端子間を短絡する第１のスイッチ回路と、
前記第１のスイッチ回路が前記短絡状態を形成することに応答して、前記プラス端子と前記電源のプラス間をオフする第２のスイッチ回路とを有したことを特徴とする回生時の過充電保護装置。
前記第２のスイッチ回路は、
前記第１のスイッチ回路が前記短絡状態を形成することに応答して、前記プラス端子と前記電源のプラス間を強制オフする他に、オン状態のときに別系統より与えられる制御信号にも応答してオンオフ制御されることを特徴とする請求項１記載の過充電保護回路。