安全で効率的な高電圧電気システムを実現：プリチャージ回路における高電圧リードリレー

特にサポートが必要な箇所があれば、以下の各セクションにスキップしてね：

• リードリレーにより、プリチャージ回路を安全に通電
• 高電圧プリチャージ回路用途におけるリードリレー
• プリチャージ回路の動作原理
• プリチャージ回路にリードリレーを使う理由
• プリチャージ回路が使われる場所
• 競合技術に対するリードリレーの優位性
• リードリレー、半導体スイッチ&電磁リレーの比較
• プリチャージ回路に最適なソリューション
• 数十年にわたる高電圧試験の専門知見
• 高電圧システムの最適化を始める？

リードリレーにより、プリチャージ回路を安全に通電

高電圧リードリレーはプリチャージ回路において重要な役割を担い、電気自動車（EV）やエネルギー貯蔵システム（ESS）の起動時に、部品を損傷させる突入電流を防止します。これらのリレーはEV電源システムおよびエネルギー貯蔵の安全用途に最適で、高速スイッチング、高絶縁、長期信頼性を提供します。

EVおよびESSのプリチャージ回路におけるリードリレーの役割

電気自動車（EV）とエネルギー貯蔵システム（ESS）が規模・高度化を続ける中で、小型・高信頼・高電圧対応のスイッチング部品への要求は、これまでになく高まっています。

In this context, one key area where reed relays demonstrate a clear advantage is in pre-charge circuits. Pre-charge circuits are essential functions for safety and extended lifespan in all high-voltage DC systems.

高電圧プリチャージ回路用途におけるリードリレー

Reed relays are ideal for pre-charge circuits due to their high voltage capability, fast switching, and compact, robust design. These relays are widely used in the following applications:

プリチャージ用途

• EVおよびHEV：バッテリーおよびインバータのプリチャージ管理。
• 再生可能エネルギー：太陽光・風力システムをインバータへ安全に接続。
• 医療機器：除細動器や画像診断システムの安全な起動を確保。
• 試験・計測機器：高電圧プローブや回路の安全な接続・切り離しにより、計測機器を保護。

プリチャージ回路の概要

プリチャージ回路は、システム起動時に大容量のDCリンクコンデンサを安全に充電するために使用されます。これがない場合、未充電の容量性負荷へ高電圧バッテリーを瞬時に接続することになり、電力部品の定格を超える大きな突入電流が発生し、コンタクタが溶着（閉成固着）する原因となります。プリチャージ回路では抵抗器で電流を制限し、コンタクタを完全に閉成する前に、コンデンサがシステム電圧まで段階的に到達するようにします。

この回路は一般的に、以下で構成されます：

1. プリチャージ抵抗器：電流制限
2. プリチャージ リレー：抵抗器を一時的に接続
3. 主コンタクタ：コンデンサ充電後にバッテリーを完全接続

プリチャージ回路の動作原理

突入電流保護のためのプリチャージ回路設計

このシーケンスにより、部品を保護し、システム寿命を延ばし、安全動作を確保します。

プリチャージ回路にリードリレーを使う理由

Reed relays are particularly well-suited for pre-charge switching functions in EV and ESS systems, and are especially effective for 400V to 1500V DC switching applications.

Key features:

• 接点バウンスが最小の高速・高精度スイッチング
• 高電圧絶縁に適した気密封止接点
• 省スペースシステムに適した小型フットプリント
• 長期にわたる高信頼性

AEC-Q認定のリードリレーは、低リーク、長動作寿命、過酷環境への耐性を備え、プリチャージのような補助制御用途に最適です。

プリチャージ回路が使われる場所

プリチャージ回路は一般に、DCリンクコンデンサ、パワートレイン（HV側）、オンボードチャージャ（OBC）、HV-LV & DC-DCコンバータ、ならびに電力変換システム（PCS）におけるESSのDCバスなどへ給電する高電圧経路に実装されます。大容量の容量性負荷には、突入電流による損傷を防ぐため、制御された通電が必要です。EVでは、プリチャージ回路は通常、高電圧バッテリーパックと、トラクションインバータ、オンボードチャージャ、DC-DCコンバータなどの間に配置されます。ESS構成では、バッテリーラックとDCバス、またはインバータ入力の間に配置されることが一般的です。

タイミングと定数の重要性

回路性能の鍵は、コンデンサおよび抵抗器の定数選定を適切に行うことです。抵抗器は突入電流を制限しつつ、コンデンサが定められた時間枠（通常は数百ms〜数秒）で充電できるように定格・抵抗値を決める必要があります。目標電圧しきい値は、通常、バッテリー全電圧の約90〜95%です。充電時間（Δt）は回路内の容量（C）と抵抗（R）の両方に依存します。その積は時定数（τ = RC）を定義し、EVおよびESS用途では一般に0.2〜2秒程度の充電時間となります。充電時間を長くすると部品ストレス低減に寄与する一方、システム起動が遅れる要因にもなります。この古典的な充電式は、RC（抵抗–コンデンサ）回路で用いられるコンデンサ充電の式です。

This allows engineers to calculate the voltage across the capacitor, V(t), at any given time “t” during the charging process, helping them balance safety and performance. Furthermore, discharge paths must be considered during system downtime or failures, and reed relays may play a role in safely dissipating energy from the capacitor.

By incorporating high-voltage reed relays into pre-charge circuits , system designers can obtain a proven solution that balances miniaturization, speed, safety, and long-term reliability. These are essential for modern EV and ESS platforms.

David Stastny, Product Manager Relays

競合技術に対するリードリレーの優位性

Reed relays offer several clear advantages over alternative switching technologies, particularly in pre-charge circuits and other high-voltage applications:

速度：

Reed relays switch in less than 1ms, significantly faster than conventional electromagnetic relays. This high-speed response allows for precise control of precharge timing, contributing to safe capacitor energization and reduced system startup delay.

長寿命・信頼性：

Reed relays offer high reliability and long lifespan. The hermetically sealed glass structure, enclosed in an inert gas or vacuum, protects the internal contacts from oxidation, moisture, and contamination. This sealing enhances performance consistency and durability, especially in demanding environments such as EVs and energy storage systems. Furthermore, unlike semiconductors, the internal assembly is less prone to degradation over time and temperature exposure.

ぬれ電流不要：

Unlike some electromagnetic alternatives, reed relays do not require a minimum current (wetting current) to maintain conductivity. This is particularly important when the current during the pre-charge period is intentionally limited.

本質的な絶縁：

The hermetically sealed reed switch inside the relay provides inherent galvanic isolation between the control circuit and the switching circuit, and between open contacts. This enhances safety, which is critical in high-voltage systems, and protects delicate control electronics. Reed relays also offer capacitance linearity and low temperature dependence.

リードリレー、半導体スイッチ&電磁リレーの比較

高電圧試験のスイッチング方式を評価するエンジニアは、しばしば以下を比較します：

特長	リード リレー	半導体 スイッチ （例：MOSFET、IGBT）	電磁 リレー（EMR）
速度	高速スイッチング （<1 ms）	非常に高速 ($n$s – $u$s)	低速 （一般に5〜15 ms）
寿命	数百万回以上の動作、 負荷に依存	非常に長い（可動部なし）が、 熱や電圧ストレスで劣化する場合あり	機械摩耗で制限（数十万〜数百万回）、 負荷に依存
ぬれ電流	ぬれ電流不要	ぬれ電流不要	必要：接点導通維持のための最小電流が必要
絶縁	ガルバニック絶縁が高く、 EMIが低い（気密封止）	中程度：フォトアイソレーションやゲート ドライバが必要、EMIを発生する場合あり	絶縁は良好だが、アークや接点バウンスの影響を受けやすい
低リーク	優れた絶縁抵抗 >10¹³ ohms	中程度：リーク電流は 素子タイプと温度に依存	開放時は良好だが、接点汚染により 経時で劣化する場合あり

プリチャージ回路に最適なソリューション

Standex Detect KT Series high-voltage reed relays are specifically designed to meet the demanding requirements of pre-charge circuits in electric vehicles, industrial systems, and other high-voltage applications. Their robust construction and performance characteristics make them a reliable and efficient choice for safely energizing delicate systems. These hermetically sealed relays ensure inrush current protection and long-term reliability.

主要技術特長：

• 高耐電圧：最大1.5 kV DCのスイッチング電圧、6 kVのブレークダウン電圧、コイル-接点間7 kV DCの絶縁により、高電圧システムに十分な安全マージンを提供します。過渡状態でも信頼性の高い動作を確保しつつ、制御回路を保護し、高電圧領域と低電圧領域間の干渉を抑制します。
• 低リーク電流：10¹³ Ohmsを超える絶縁抵抗により寄生電流を最小化し、バッテリー寿命の維持とシステム効率向上に寄与します。
• Creepage and Clearance: KT relays offer extended creepage and clearance in accordance with standards such as IEC 60664-1, ensuring safe isolation in high-voltage applications even in contaminated environments and high-altitude conditions.
• 小型・堅牢設計：スルーホールおよび表面実装パッケージを用意し、耐久性を高める熱硬化性オーバーモールドに対応します。高密度PCBや、自動車・産業用途などの過酷環境に最適です。高密度PCBや、自動車・産業用途などの過酷環境に最適です。

KT Seriesリードリレーが優れる理由

Compared to electromagnetic and semiconductor alternatives, KT Series relays offer the following:

優位性	ベネフィット
高電圧耐性	最大1.5 kVDCスイッチング、 7 kVDC絶縁による堅牢な保護
低リーク	10¹³ Ohmsの絶縁抵抗 による電力損失の最小化
小型・高耐久	1 ms未満のスイッチングによる リアルタイム保護
高速応答	高ガルバニック絶縁、 低EMI（気密封止）
長寿命	数百万回の動作
認定・規格	AEC-Q200 UL IEC 60810-4 IEC 60664-1

Standex Detect KT Series reed relays offer a powerful balance of performance, reliability, and safety for pre-charged high-voltage systems. Superior isolation, high-speed switching, and long operating life make them core components supporting modern electrification. As industries evolve towards higher voltage and smaller systems, Standex continues to advance reed relay technology to meet future demands.

数十年にわたる高電圧試験の専門知見

50年以上にわたり、Standexは顧客と緊密に連携し、次世代高電圧試験システム向けのリレーソリューションを開発・改良してきました。これらの協業により、標準品からの逸脱を最小限に抑えつつ、コスト効率と信頼性を維持しながら、要求仕様に合致するカスタム設計が実現されています。

Standex Detect high-voltage reed relays are central to advanced test and measurement platforms where accuracy, durability, and safety are critical. As test requirements become more complex, the reliability of high-voltage switching and protection systems becomes increasingly important.

高電圧システムの最適化を始める？

お客様プロジェクトの成功が、Standex Detectにおける継続的なイノベーションを後押ししてきました。現在、試験・計測用途の拡大する要求に対応するため、高度な高電圧リードリレーを開発しています。これらの次世代部品は、より高い電圧・電流に対応するよう設計されており、幅広い産業分野でより堅牢かつ高精度な試験能力を実現します。

Standexとパートナーシップを組むことで、お客様は、今日の高電圧試験ニーズに対する信頼性の高いソリューションだけでなく、スイッチングおよび制御技術の進化にコミットする将来志向のパートナーも得られます。試験要件が進化しても、Standex Detectは新たな課題に応える最先端ソリューションを用意しています。

For more information on how Standex Detect can support your high-voltage testing and measurement projects, please contact our engineering team to discuss your application requirements.