特許 7413745 保護回路及び蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】保護回路及び蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H02H 9/04 20060101AFI20240109BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

H02H9/04 A

H02J7/00 S

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019222966

(22)【出願日】2019-12-10

(65)【公開番号】P2021093825

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2022-10-05

(73)【特許権者】

【識別番号】507151526

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】冨士松 将克

(72)【発明者】

【氏名】藤田 清浩

(72)【発明者】

【氏名】服部 成輝

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 章正

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０４０６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２７６６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０８６１１３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｈ ９／０４

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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5】

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6】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

保護回路及び蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蓄電素子と負荷との間の電流をオンオフする開閉器を備えた蓄電装置が知られている。この種の蓄電装置は、回路に発生するサージから開閉器を保護する技術が用いられている。特許文献１の車両用発電機における整流器は、複数のＭＯＳトランジスタが出力端子とアース（ＧＮＤ）との間に直列に接続されている。複数のツェナーダイオードは、車両用発電機の出力端子側がカソード、アース（ＧＮＤ）側がアノードとなるように直列に接続されている。ツェナーダイオードのブレークダウン電圧は、ＭＯＳトランジスタのブレークダウン電圧以下となるように設定されており、ロードダンプ時に、過電圧が発生すると、ＭＯＳトランジスタがブレークダウンする前にツェナーダイオードがブレークダウンする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－２２６３４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

スタータのロック電流や短絡電流を開閉器により遮断した場合、短時間に大きな電流変化があり、大きなサージが発生する。また、負荷のインダクタンスが大きい場合、小さな電流でも、同様に大きなサージが発生する。開閉器は、サージにより耐圧を超えた場合、不具合が発生することが懸念される。

【0005】

本明細書では、サージから開閉器を保護する技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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前記負荷に還流する第２保護素子と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

サージから開閉器を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】自動二輪車の側面図

【図2】蓄電装置の分解斜視図

【図3】二次電池の平面図

【図4】図３のＡ－Ａ断面図

【図5】蓄電装置の電気的構成を示すブロック図

【図6】電流遮断時の開閉器の電圧波形

【図7】比較例としての蓄電装置の電気的構成を示すブロック図

【図8】比較例としての電流遮断時の開閉器の電圧波形

【発明を実施するための形態】

【0009】

（本実施形態の概要）
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。

【0010】

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、応答が速くてもよい。このようにすれば、第２保護素子がサージを負荷に還流させるまでの間、開閉器に加わるサージを、第１保護素子により吸収できる。

【0011】

前記第１保護素子は、複数であって、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でもよい。
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。

【0012】

前記開閉器は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）でもよい。ＦＥＴは、機械式のリレーに比べて耐圧が低く、サージに対する対策が必要である。この技術の適用により、サージからＦＥＴを保護して故障の発生を抑制することが出来る。

【0013】

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してもよい。制御端子への信号ラインに抵抗を設けた場合、抵抗がない場合に比べて、スイッチング時間が長くなる。そのため、電流変化が小さくなることから、サージを小さくすることが出来る。

【0014】

前記保護回路と、前記蓄電素子と、を備える蓄電装置とする。前記蓄電装置は、前記蓄電素子の電極に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、前記一対の外部端子の間に接続されていてもよい。第２保護素子を含む保護回路の全体を蓄電装置の内部に設けることが出来るため、負荷に依存せず、サージ対策が可能である。

【0015】

＜実施形態１＞
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。

【0016】

１．蓄電装置２０の構成
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。

【0017】

収容体５０は、組電池２１と回路基板ユニット４５を収容する。回路基板ユニット４５は、回路基板４６と回路基板４６上に搭載される電子部品とを含み、組電池２１の上部に配置されている。蓋体５６は、本体５１の上方開口部５４を閉鎖する。蓋体５６の周囲には外周壁５７が設けられている。蓋体５６には、円柱状の正極の外部端子５８Ａと、円柱状の負極の外部端子５８Ｂとが固定されている。

【0018】

組電池２１は１２個の二次電池２２を有する。二次電池２２は、充放電可能な蓄電素子である。１２個の二次電池２２は、３並列で４直列に接続されている。二次電池２２は、図４に示すように、直方体形状のケース２３内に電極体２７を非水電解質と共に収容したものである。二次電池２２は一例としてリチウムイオン二次電池である。ケース２３は、ケース本体２４と、その上方の開口部を閉鎖する蓋２５とを有している。

【0019】

電極体２７は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体２４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。

【0020】

正極要素には正極集電体２８を介して正極の端子３５Ａが、負極要素には負極集電体３０を介して負極の端子３５Ｂがそれぞれ接続されている。正極集電体２８及び負極集電体３０は、平板状の台座部３３と、この台座部３３から延びる脚部３４とからなる。台座部３３には貫通孔が形成されている。脚部３４は正極要素又は負極要素に接続されている。正極の端子３５Ａ及び負極の端子３５Ｂは、端子本体部３６と、その下面中心部分から下方に突出する軸部３７とからなる。そのうち、正極の端子３５Ａの端子本体部３６と軸部３７とは、アルミニウム（単一材料）によって一体成形されている。負極の端子３５Ｂにおいては、端子本体部３６がアルミニウム製で、軸部３７が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極の端子３５Ａ及び負極の端子３５Ｂの端子本体部３６は、蓋２５の両端部に絶縁材料からなるガスケット３９を介して配置され、このガスケット３９から外方へ露出されている。蓋２５は、図３に示すように、圧力開放弁４１を有している。圧力開放弁４１は、ケース２３の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース２３の内圧を下げる。

【0021】

２．蓄電装置２０の電気的構成
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。

【0022】

組電池２１の正極と外部端子５８Ａとの間、組電池２１の負極と外部端子５８Ｂの間は、それぞれ電力供給経路としてのパワーラインＰＬにより接続されている。

【0023】

この例では、蓄電装置２０の負荷であるスタータ１２が、一対の外部端子５８Ａ、５８Ｂに対して接続されている。スタータ１２は、モータ等から構成され、蓄電装置２０から供給される電力により駆動して、エンジンＥを始動させる。スタータ１２は、抵抗成分Ｒとインダクタンス成分Ｌとを有している。一対の外部端子５８Ａ、５８Ｂには、スタータ１２と並列にオルタネータ１１が接続されている。

【0024】

保護回路６０は、回路基板４６（図２）上に実装されている。保護回路６０は、図５に示すように一対の第１開閉器６１と第２開閉器６２を備える。第１開閉器６１と第２開閉器６２は、直列に接続されている。第１開閉器６１と第２開閉器６２は、例えば比較的大電流の通電が可能なパワーＦＥＴ（Field effect transistor）でもよい。この例では、パワーＦＥＴは、Ｎチャネルであるが、Ｐチャンネルでもよい。

【0025】

第１開閉器６１と第２開閉器６２とは、いわゆるバックツーバック接続（back-to-back接続）されており、２つの開閉器６１、６２のドレイン同士が接続されている。バックツーバック接続は、２つのＦＥＴのドレイン同士又はソース同士を接続する接続方法である。

【0026】

第１開閉器６１のゲートＧ（制御端子）は、ゲート抵抗ＲＧ１を介して、第１駆動回路７１に接続されている。つまり、第１駆動回路７１からゲートＧへの信号ラインにゲート抵抗ＲＧ１を有している。第１開閉器６１のソースは、負極の外部端子５８Ｂに接続されている。また、第１開閉器６１のゲートＧと基準電位（組電池２１の負極）の間には抵抗ＲＡが接続されている。

【0027】

第２開閉器６２のゲートＧ（制御端子）は、ゲート抵抗ＲＧ２を介して、第２駆動回路７２に接続されている。つまり、第２駆動回路７２からゲートＧへの信号ラインにゲート抵抗ＲＧ２を有している。第２開閉器６２のソースは、シャント抵抗ＲＳを介して組電池２１の負極に電気的に接続されている。シャント抵抗ＲＳには電流計７５が並列に接続されている。電流計７５は、蓄電装置２０の電流を検出する。また、第２開閉器６２のゲートＧと基準電位（組電池２１の負極）の間には抵抗ＲＢが接続されている。

【0028】

第１駆動回路７１は、管理部７０からの制御信号に基づき、第１開閉器６１にゲート信号ＧＳ１を出力して第１開閉器６１のオープン、クローズを切り替える。第２駆動回路７２は、管理部７０からの制御信号に基づき、第２開閉器６２にゲート信号ＧＳ２を出力して第２開閉器６２のオープン、クローズを切り替える。

【0029】

ゲートＧにハイレベルの電圧が印加されると、第１開閉器６１はクローズし、ロウレベルの電圧が印加されると、第１開閉器６１はオープンする。第２開閉器６２も同様である。

【0030】

蓄電装置２０は、管理部７０と、電圧検出回路７４を有している。電圧検出回路７４は、各二次電池２２の電圧と、組電池２１の総電圧を検出する。

【0031】

管理部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリを備える。管理部７０は、二次電池２２の電圧等に基づいて蓄電装置２０の監視処理を行うとともに、駆動回路７１、７２に制御信号を出力し、第１開閉器６１及び第２開閉器６２のオープン、クローズを制御する。

【0032】

第１開閉器６１及び第２開閉器６２の双方がクローズの場合、組電池２１は充電、放電の双方が可能である。管理部７０は、正常時、第１開閉器６１及び第２開閉器６２をクローズ（normally close）に制御する。管理部７０は、蓄電装置２０の異常を検出した場合、第１開閉器６１及び第２開閉器６２のオープン、クローズを切り換えることで充放電を制御する。

【0033】

電流計７５により過電流を検出した場合、管理部７０は、第１駆動回路７１を介して第１開閉器６１をオープン、第２駆動回路７２を介して第２開閉器６２をオープンする。第１開閉器６１と第２開閉器６２をオープンすることで、過電流を遮断できる。

【0034】

電圧検出回路７４及び電流計７５の検出結果により過充電を検出した場合、管理部７０は、第１駆動回路７１を介して第１開閉器６１をオープン、第２駆動回路７２を介して第２開閉器６２をクローズする。第１開閉器６１をオープンし、第２開閉器６２をクローズすることで、充電を遮断し、放電のみ行うことが出来る。この場合、放電電流は、第１開閉器６１の寄生ダイオード及び第２開閉器６２のドレイン－ソースの電流経路で流れる。第１開閉器６１は、放電の遮断機能はなく、蓄電装置２０の充電を遮断するスイッチである。

【0035】

電圧検出回路７４及び電流計７５の検出結果により過放電を検出した場合、管理部７０は、第１駆動回路７１を介して第１開閉器６１をクローズ、第２駆動回路７２を介して第２開閉器６２をオープンする。第１開閉器６１をクローズし、第２開閉器６２をオープンすることで、放電電流を遮断し、充電電流のみ受け入れることが出来る。この場合、充電電流は、第１開閉器６１のドレイン－ソース及び第２開閉器６２の寄生ダイオードの電流経路で流れる。第２開閉器６２は、充電電流の遮断機能はなく、蓄電装置２０の放電電流を遮断する。

【0036】

３．サージを吸収するための構成
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。

【0037】

一対の開閉器６１及び開閉器６２は、ソース－ドレイン間の耐圧Ｖｄｓｓ（例えば４０［Ｖ］）を超えるサージが発生すると、寄生ダイオードのアバランシェ降伏が発生することによる不具合が懸念される。そのため、一対の開閉器６１、６２を備えて蓄電装置２０を保護する保護回路６０に対して、保護素子を設けている。保護素子は、サージ電圧を耐圧Ｖｄｓｓ以下に抑えて一対の開閉器６１、６２をサージから保護する素子である。

【0038】

保護回路６０は、一対の開閉器６１及び開閉器６２と、コンデンサ６３（「第１保護素子」の一例）と、ツェナーダイオード６５（「第１保護素子」の一例）と、フリーホイールダイオード６６（「第２保護素子」の一例）と、を備える。

【0039】

コンデンサ６３は、一方のリード部（端子）が第１開閉器６１のソースＳに接続され、他方のリード部（端子）が第２開閉器６２のソースに接続されている。コンデンサ６３は、一対の開閉器６１及び開閉器６２に対して並列に接続されている。コンデンサ６３は、セラミックを誘電体とするセラミックコンデンサでもよい。本実施形態のセラミックコンデンサの容量は１０μＦである。

【0040】

コンデンサ６３は、ツェナーダイオード６５やフリーホイールダイオード６６が働くまでの短時間の高周波サージを基準電位（組電池の負極）にバイパスさせる。コンデンサ６３は、セラミックコンデンサに限られず、電気分解によって陽極にできる酸化皮膜を誘電体としたアルミ電解コンデンサ、陽極にタンタルを用いたタンタルコンデンサ、有機電解液を使用し、活性炭電極表面に形成される電気二重層を誘電体とする電気二重層コンデンサ等を用いてもよい。

【0041】

ツェナーダイオード６５には、ツェナーダイオード６４が直列に接続されている。一対のツェナーダイオード６４、６５は、互いのカソードが同電位で接続されている。

【0042】

ツェナーダイオード６４のアノードは、第１開閉器６１のソースＳに接続され、他方のツェナーダイオード６５のアノードは、第２開閉器６２のソースＳに接続されている。各ツェナーダイオード６４、６５のツェナー電圧、つまり、逆方向の降伏電圧は、第１開閉器６１及び第２開閉器のドレイン－ソース間の耐圧Ｖｄｓｓよりも低い。この例では、各ツェナーダイオード６４、６５のツェナー電圧は、２７［Ｖ］である。

【0043】

ツェナーダイオード６５は、放電遮断時のサージに対し、開閉器６２のドレイン－ソース間の電圧を、定電圧にする定電圧ダイオードであり、開閉器６２のドレイン－ソース間の電圧を耐圧Ｖｄｓｓ以下に抑える。

【0044】

一対のツェナーダイオード６４、６５が互いに対向する向きで配置されるため、充電遮断時と放電遮断時の双方について、サージを吸収することができる。

【0045】

フリーホイールダイオード（還流ダイオード）６６は、一対の外部端子５８Ａ及び外部端子５８Ｂに対して並列に接続されている。つまり、アノードを負極の外部端子５８Ｂに接続し、カソードを正極の外部端子５８Ａに接続している。フリーホイールダイオード６６は、放電電流を遮断した時に発生するサージを、負荷であるスタータ１２に還流させる役割を果たす。

【0046】

フリーホイールダイオード６６は、正常時に逆方向の電流を流さないように、ツェナー電圧は、外部端子５８Ａ、５８Ｂ間の正常時の最大電圧よりも高い。

【0047】

ツェナーダイオード６４、６５及びフリーホイールダイオード６６の電流量や定格電力は、例えば、最大ロック電流や短絡電流を遮断した時に発生するサージを、２つの素子で吸収できるように選定してもよい。

【0048】

４．保護回路６０の動作
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。

【0049】

２つの開閉器６１、６２をオープンして放電電流を遮断した場合、発生するサージに対して、第１開閉器６１の寄生ダイオードは順方向であるため、第１開閉器６１のドレイン－ソース間の電圧は寄生ダイオードの電圧降下分とほぼ等しい。一方、第２開閉器６２の寄生ダイオードは逆方向であるため、ドレイン－ソース間の電圧は、サージにより上昇する。従って、放電電流の遮断時は、第２開閉器６２の電圧上昇を抑える必要である。

【0050】

図７の比較例（コンデンサ６３、ツェナーダイオード６４、６５とフリーホイールダイオード６６が設けられていない回路）では、図８に示すように、開閉器６１及び開閉器６２をオープンして電流を遮断したときのサージにより、開閉器６２のドレイン－ソース間電圧が急激に上昇する（図８の試験では４７［Ｖ］）。そのため、開閉器６２に不具合が発生する可能性がある。

【0051】

図５に示す本実施形態の保護回路６０は、コンデンサ６３、ツェナーダイオード６４、６５及びフリーホイールダイオード６６を有しており、これら３種の素子が、放電電流を遮断したときに発生するサージから第２開閉器６２を保護する。

【0052】

コンデンサ６３によるサージの吸収は、他の２つの保護素子に比べて、応答が最も速い。ツェナーダイオード６５によるサージの吸収と、フリーホイールダイオード６６によるサージの還流は、（１）式に示すように応答時間Ｔａ、Ｔｂに差があり、ツェナーダイオード６５が先に働いてサージを吸収し、その後、フリーホイールダイオード６６が働いてサージをスタータ１２に還流する。

【0053】

Ｔａ＜Ｔｂ・・・・・（１）
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。

【0054】

フリーホイールダイオード６６の応答時間Ｔｂが、ツェナーダイオード６５の応答時間Ｔａに比べて遅い理由は、二次電池２２や配線のインダクタンス成分Ｌによる逆起電力により、サージ発生直後、組電池２１の正極の電圧が高いことが原因の一つと推察される。

【0055】

図６は、第２開閉器６２のゲート電圧の波形と、第２開閉器６２のドレイン－ソース間の電圧の波形である。

【0056】

時刻ｔ０で電流を遮断した後、第２開閉器６２のドレイン－ソース間には、サージが加わるため、電圧が上昇するが、コンデンサ６３により立ち上がりが緩やかになる（図５の（ｉ），図６のｔ０）。そして、コンデンサ６３が充電されると、ツェナーダイオード６４、６５にサージが流れ、ツェナーダイオード６５により定電圧とされることで、サージが吸収される（図５の（ｉｉ）、図６のＴａ）。これにより、第２開閉器６２のドレイン－ソース間電圧の上昇が抑制され（図６では３７［Ｖ］）、第２開閉器６２（パワーＦＥＴ）のドレイン－ソース間の電圧は、耐圧Ｖｄｓｓ（４０［Ｖ］）の範囲に抑えることができる。

【0057】

そして、時刻ｔ０で電流を遮断してから応答時間Ｔｂがほぼ経過すると、フリーホイールダイオード６６が働いて、サージは、フリーホイールダイオード６６を流れて、スタータ１２に還流する（図５の（ｉｉｉ））。フリーホイールダイオード６６を通じて、サージをスタータ１２に還流させることで、第２開閉器６２に加わるサージを低減することが出来るため、第２開閉器６２のドレイン－ソース間の電圧上昇を抑制できる。

【0058】

５．本実施形態の作用、効果
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。

【0059】

コンデンサ６３及びツェナーダイオード６５（第１保護素子）によるサージの吸収は、フリーホイールダイオード６６（第２保護素子）によるサージの還流より、応答が速い。
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。

【0060】

第１保護素子は、複数であって、一対の開閉器６１及び開閉器６２に対して、並列に接続されたコンデンサ６３と、一対の開閉器６１及び開閉器６２に対して、並列に接続されたツェナーダイオード６５と、を備える。このようにすれば、コンデンサ６３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６３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６５で吸収することができる。

【0061】

開閉器６１及び開閉器６２のゲートＧには、ゲート抵抗ＲＧ１及びゲート抵抗ＲＧ２が接続されている。ゲート抵抗ＲＧ１、ＲＧ２を設けた場合、抵抗がない場合に比べて、スイッチング時間が長くなる。そのため、電流変化が小さくなることから、サージを小さくすることが出来る。また、ゲート抵抗ＲＧ１、ＲＧ２の抵抗値を任意の値にすることにより、サージの波形や時定数を調節することができる。サージの波形を緩やかにすることで、開閉器の電圧上昇を抑制することができる。ゲート抵抗ＲＧ１，ＲＧ２の抵抗値を変えることでコンデンサ６３と同様の効果を得ることができる。

【0062】

＜他の実施形態＞
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。

【0063】

（２）上記実施形態では、蓄電装置２０をエンジン始動用とした。蓄電装置２０の使用用途は、特定の用途に限定されない。蓄電装置２０は、移動体用（車両用や船舶用、無人搬送車（ＡＧＶ）など）や、産業用（無停電電源システムや太陽光発電システムの蓄電装置）など、種々の用途に使用してもよい。

【0064】

（３）上記実施形態では、蓄電装置２０として二輪車用を例に説明したが、これに限られず、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両の蓄電装置でもよい。

【0065】

（４）上記実施形態では、第１開閉器６１と第２開閉器６２に対して２種類の第１保護素子を並列に接続した。つまり、コンデンサ６３と、一対のツェナーダイオード６４、６５を並列に接続した。第１保護素子は、コンデンサとツェナーダイオードのうち、いずれか一方だけでもよい。

【0066】

（５）第１保護素子は、コンデンサ６３やツェナーダイオード６４、６５に代えて、バリスタを用いてもよい。バリスタは、２つの電極を有し、両電極間の電圧が低い場合には電気抵抗が高いが、ある程度以上に電圧が高くなると急激に電気抵抗が低くなる性質を有する電子部品である。

【0067】

（６）実施形態１では、ツェナーダイオード６５と直列にツェナーダイオード６４を設けたが、ツェナーダイオード６４を廃止して、ツェナーダイオード６のみにしてもよい。

【0068】

（７）実施形態１では、第１保護素子によるサージの吸収は、第２保護素子によるサージの還流よりも、応答が速かった。応答速度は同じでもよい。

【0069】

（８）実施形態１では、第１開閉器６１と第２開閉器６２を設けたが、第１開閉器６１は廃止して、第２開閉器６２のみ設けてもよい。第２開閉器６２により、放電電流のみ遮断してもよい。開閉器は、ＦＥＴ等の半導体スイッチに限らず、リレーなど機械式の接点を有する機械スイッチでもよい。

【0070】

（９）実施形態１では、第１開閉器６１と第２開閉器６２を、組電池２１の負極に配置したが、正極に配置してもよい。

【符号の説明】

【0071】

１０： 自動二輪車
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】