JP2013036915A

JP2013036915A - 地絡検出装置

Info

Publication number: JP2013036915A
Application number: JP2011174698A
Authority: JP
Inventors: Tomomichi Nakai; 智通中井; Takeshi Nakajima; 武中島; Kazuo Ishimoto; 一男石本; Takehito Inoie; 健仁井家
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2013-02-21

Abstract

【課題】低消費電力にて効率的に地絡検出を行う。
【解決手段】蓄電部１１の正側端子１２及び負側端子１３を、スイッチ３１及び３２を交互にオンすることで接地し、それらの状態で蓄電部１１及び地面間に流れる電流を検出することで地絡検出を行う。電力の出力を行う電力ブロックＰＢ１と蓄電部１１との間に充電スイッチ２１が設けられ、電力の供給を受ける電力ブロックＰＢ２と蓄電部１１との間に放電スイッチ２２が設けられる。地絡検出制御部４０は、時系列上に離散的に配置された複数の対象期間を設定し（例えば１日に１つの対象期間を設定し）、各対象期間において地絡検出回路３０に地絡検出を実行させる。この際、各対象期間において、スイッチ２１及び２２の少なくとも一方がオンとされている期間中に地絡検出が行われるように、地絡検出回路３０を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地絡の発生を検出するための地絡検出装置に関する。

家屋や工場等に設けられた蓄電システムには、図６に示すような、二次電池から成る蓄電部９１１が設けられる。蓄電部９１１の正側端子９１２及び負側端子９１３は一対の入出力端子を形成し、該一対の入出力端子を介して蓄電部９１１の充電及び放電が行われる。蓄電部９１１は、図７に示す如く、充電スイッチや放電スイッチを含むスイッチング回路９１５を介し、電力出力を行う電力ブロック（充電器など）ＰＢ１又は電力供給を受ける電力ブロック（負荷など）ＰＢ２に、必要に応じて接続される。

蓄電部９１１に接続された配線に対して、地絡が発生することがある。地絡の状態には、図８（ａ）の状態と図８（ｂ）の状態がある。図８（ａ）の状態は、蓄電部９１１の正側端子９１２が接続された配線Ｌ１’又は電子部品等が接地されている状態であり、図８（ｂ）の状態は、蓄電部９１１の負側端子９１３が接続された配線Ｌ４’又は電子部品等が接地されている状態である。図８（ａ）又は図８（ｂ）の状態においても蓄電部９１１と地面とを経由する電流ループは形成されないため、蓄電部９１１及び地面間に電流は流れない。但し例えば、図８（ａ）の状態において人体（接地された人体）が配線Ｌ４’に触れたならば、又は、図８（ｂ）の状態において人体（接地された人体）が配線Ｌ１’に触れたならば、体内を経由する電流ループが形成されて人体に電流が流れる。このような事象を未然に防ぐために、地絡の発生を検出する地絡検出装置が提案されている。

例えば、或る地絡検出装置では、スイッチを用いて蓄電部の正側端子と負側端子を交互に接地させ、それらの状態で蓄電部及び地面間に流れる電流を検出することで地絡の発生有無を検出している（例えば下記特許文献１参照）。

特開平４−１２６１６号公報

しかしながら、地絡検出装置におけるスイッチのオン／オフは電力消費を伴うため、必要以上に行うことは望ましくない。尚、図８に示したように、蓄電部９１１はスイッチング回路９１５を介して電力ブロックＰＢ１又はＰＢ２に接続されうるため、これらの接続状態をも考慮した地絡検出制御の開発も重要である。

そこで本発明は、地絡検出に関わる電力消費の削減に寄与する地絡検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係る地絡検出装置は、電力を蓄積する蓄電部に接続された配線の地絡検出を行うための地絡検出回路と、前記地絡検出の実行タイミングを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、時系列上において離散的に配置された複数の対象期間を設定し、各対象期間に前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御することを特徴とする。

これにより、地絡検出を常時継続的に行うようなシステムと比べて、地絡検出用の電力消費を抑制することができる。

例えば、前記蓄電部と、電力を出力する又は電力の供給を受ける電力ブロックとの間に、前記蓄電部及び前記電力ブロック間の接続又は遮断を切り替えるスイッチング回路が介在していても良い。この際、前記制御部は、各対象期間において、前記蓄電部及び前記電力ブロック間が接続される期間中に前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御しても良い。

蓄電部及び電力ブロック間が接続される期間中に地絡検出を行うことで、スイッチング回路と電力ブロックとの間の部分に対しても地絡検出を行うことができる。仮に、蓄電部及び電力ブロック間の接続／遮断を考慮することなく地絡検出を行う場合、スイッチング回路と電力ブロックとの間の部分を含めた地絡検出を行うために、複数回の地絡検出が必要になることがある。例えば、蓄電部及び電力ブロック間が遮断されている状態で１回目の地絡検出を行うと、スイッチング回路及び電力ブロック間の部分の地絡検出を行うために、別途、他の地絡検出（２回目の地絡検出）が必要になる。これに対し、蓄電部及び電力ブロック間が接続される期間中に地絡検出が行われるように地絡検出回路を制御すれば、スイッチング回路及び電力ブロック間の部分を含めた地絡検出を効率よく（少ない電力消費で）実現することができる。

具体的には例えば、前記電力ブロックは、電力を出力する第１電力ブロック及び電力の供給を受ける第２電力ブロックを含みうる。前記スイッチング回路は、前記第１電力ブロックと前記蓄電部との間に介在し、オン又はオフされることによって前記第１電力ブロック及び前記蓄電部間の接続又は遮断を切り替える第１スイッチと、前記第２電力ブロックと前記蓄電部との間に介在し、オン又はオフされることによって前記第２電力ブロック及び前記蓄電部間の接続又は遮断を切り替える第２スイッチと、を含みうる。前記制御部は、各対象期間において、前記第１及び第２スイッチの内の少なくとも一方がオンとされている期間中に前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御してもよい。

より具体的には例えば、前記複数の対象期間に含まれる何れかの対象期間である特定対象期間に、前記第１及び第２スイッチがともにオンとされている両オン期間が含まれている場合、前記制御部は、前記両オン期間において前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御してもよい。

或いは例えば、前記複数の対象期間に含まれる何れかの対象期間である特定対象期間に、前記第１スイッチがオンとされている第１オン期間及び前記第２スイッチがオンとされている第２オン期間が含まれている場合、前記制御部は、前記第１及び第２オン期間の夫々において前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御してもよい。

或いは例えば、前記複数の対象期間に含まれる何れかの対象期間である特定対象期間に、前記第１スイッチがオンとされている第１オン期間又は前記第２スイッチがオンとされている第２オン期間が含まれている場合、前記制御部は、前記特定対象期間に含まれる前記第１又は第２オン期間において前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御してもよい。

また例えば、前記複数の対象期間に含まれる何れかの対象期間である特定対象期間に、前記第１及び第２スイッチの何れもがオンとされない場合、前記制御部は、前記特定対象期間の終了タイミングを基準としたタイミングにおいて前記地絡検出回路に前記地絡検出を行わせ、その後、前記特定対象期間中の前記地絡検出を終了してもよい。

特定対象期間の時間帯によっては第１スイッチも第２スイッチもオンとされないことがあるが、このような場合に上述の如く地絡検出の動作を制御することにより、蓄電部からスイッチング回路までの経路に対しての地絡検出は確保される。

また例えば、前記制御部は、前記蓄電部及び前記電力ブロック間が接続される時間帯の学習し、学習結果に基づき各対象期間を設定してもよい。

これにより、スイッチング回路と電力ブロックとの間の部分に対しても地絡検出を行いうる最適な時間帯を各対象期間に含める、といったことが可能となる。

また例えば、前記制御部は、各日に対して１以上の対象期間が設定されるように、前記複数の対象期間を複数の日に亘って設定してもよい。

本発明によれば、地絡検出に関わる電力消費の削減に寄与する地絡検出装置を提供することが可能である。

本発明の実施形態に係る蓄電システムの概略構成図である。図１の蓄電システムにて発生しうる地絡の状態を説明するための図である。図１の地絡発生回路の内部構成例を示す図である。本発明の実施形態に係る複数の対象期間のイメージ図である。本発明の実施形態に係る地絡検出シーケンスの動作フローチャートである。従来技術に係る蓄電部及び周辺配線を示す図である。従来技術に係る蓄電システムの概略構成図である。従来技術に係り、蓄電部に関連する地絡の状態を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。

図１は、本発明の実施形態に係る蓄電システム１の概略構成図である。蓄電システム１は、図１に示される部位の全て又は一部を備えている。

蓄電部１１は、電力を蓄積する１以上の二次電池から成る。蓄電部１１を形成する二次電池は、任意の種類の二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。蓄電部１１を形成する二次電池の個数は１でも良いが、本実施形態では、蓄電部１１が直列接続された複数の二次電池から成るものとする。但し、蓄電部１１に含まれる二次電池の一部又は全部は、並列接続された複数の二次電池であっても良い。蓄電部１１において、直列接続された複数の二次電池の内、最も高電位側に位置する二次電池の正極は正側端子１２に接続され、最も低電位側に位置する二次電池の負極は負側端子１３に接続される。正側端子１２及び負側端子１３は、蓄電部１１における一対の入出力端子を形成し、該一対の入出力端子を介して、蓄電部１１の充電及び放電が成される。負側端子１３は、基準電位Ｐ_ＲＥＦを有する基準電位点１４に接続されている。蓄電システム１において、基準電位Ｐ_ＲＥＦに保たれた配線を配線Ｌ４と呼ぶ。尚、本実施形態において、放電及び充電とは、特に記述なき限り蓄電部１１の放電及び充電（より詳細には蓄電部１１内の各二次電池の放電及び充電）を意味する。

蓄電部１１の正側端子１２は、配線Ｌ１を介してスイッチング回路１５に接続され、一方で、スイッチング回路１５には、電力を出力する又は電力の供給を受ける１以上の電力ブロックが接続されている。スイッチング回路１５は、１以上の電力ブロックと蓄電部１１との間に介在し、スイッチ制御部１６の制御の下で電力ブロック及び蓄電部１１間の接続又は遮断を切り替える。スイッチング回路１５に接続される電力ブロックの個数は１以上であれば幾つでもよいが、ここでは、スイッチング回路１５に、電力を出力する電力ブロックＰＢ１と電力の供給を受ける電力ブロックＰＢ２が接続されていることを想定する。

スイッチング回路１５は、電力ブロックＰＢ１と蓄電部１１との間に直列に介在する充電スイッチ２１（以下、単にスイッチ２１とも言う）と、電力ブロックＰＢ２と蓄電部１１との間に直列に介在する放電スイッチ２２（以下、単にスイッチ２２とも言う）とを備える。スイッチ２１及び２２並びに後述のスイッチ３１及び３２の夫々を、任意の種類の半導体スイッチング素子又は機械式スイッチング素子を用いて形成することができる。例えば、金属酸化膜型電界効果トランジスタ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いて、スイッチ２１及び２２並びに後述のスイッチ３１及び３２を形成することができる。

スイッチ２１及び２２の夫々は、第１及び第２導通端子を有し、スイッチ制御部１６の制御の下でオン又はオフとされる。スイッチ２１及び２２並びに後述のスイッチ３１及び３２を含む任意のスイッチにおいて、スイッチのオンとは、当該スイッチの第１及び第２導通端子が導通して当該スイッチの第１及び第２導通端子間が接続される状態を意味し、スイッチのオフとは、当該スイッチの第１及び第２導通端子が非導通となって当該スイッチの第１及び第２導通端子間が遮断される状態を意味する。従って、充電スイッチ２１は、オン又はオフされることによって電力ブロックＰＢ１及び蓄電部１１間の接続又は遮断を切り替えるスイッチであり、放電スイッチ２２は、オン又はオフされることによって電力ブロックＰＢ２及び蓄電部１１間の接続又は遮断を切り替えるスイッチである。

電力ブロックＰＢ１は、基準電位Ｐ_ＲＥＦを基準とした直流電圧を自身の出力端子から出力する。電力ブロックＰＢ１の出力端子は、配線Ｌ２を介して充電スイッチ２１の第１導通端子に接続されている。電力ブロックＰＢ１は、例えば、商用交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換して該直流電圧を出力するＡＣ／ＤＣコンバータ、若しくは、太陽光に基づく発電を行って発電電力による直流電圧を出力する太陽電池ユニット、又は、それらの組み合わせである。

スイッチング回路１５内において、充電スイッチ２１の第２導通端子は放電スイッチ２２の第１導通端子と接続点２３にて共通接続されており、接続点２３は、配線Ｌ１を介して蓄電部１１の正側端子１２に接続されている。

放電スイッチ２２の第２導通端子は、配線Ｌ３を介して電力ブロックＰＢ２の入力端子に接続されている。電力ブロックＰＢ２は、基準電位Ｐ_ＲＥＦを基準として自身の入力端子に印加される電圧を、駆動電圧として用いて駆動する直流負荷である。或いは、基準電位Ｐ_ＲＥＦを基準として電力ブロックＰＢ２の入力端子に印加される電圧を他の電圧（直流電圧又は交流電圧）に変換する電力変換部が、電力ブロックＰＢ２に含まれていても良く、該電力変換部の変換によって得られた電圧にて駆動する負荷が電力ブロックＰＢ２に更に含まれていても良い。

スイッチ制御部１６は、スイッチ２１及び２２の夫々のオン又はオフを切り替え制御する。蓄電部１１の充電が必要な場合、スイッチ制御部１６は、充電スイッチ２１をオンにする。充電スイッチ２１がオンになると、電力ブロックＰＢ１の出力電力による蓄電部１１の充電が可能となる。また、スイッチ制御部１６は、充電スイッチ２１をオフ且つ放電スイッチ２２がオンにすることにより、蓄電部１１の放電電力を電力ブロックＰＢ２に供給させることができる。また、スイッチ制御部１６は、充電スイッチ２１及び放電スイッチ２２を共にオンにすることもできる。充電スイッチ２１及び放電スイッチ２２が共にオンとされると、電力ブロックＰＢ１の出力電力にて蓄電部１１が充電されると共に電力ブロックＰＢ１の出力電力にて電力ブロックＰＢ２の駆動が成される。スイッチ２１及び２２の夫々の状態がオン又はオフのどちらであるかを示すスイッチ情報が、スイッチ制御部１６から地絡検出制御部４０に逐次伝達されている。この伝達内容に基づき、地絡検出制御部４０は、任意のタイミングにおけるスイッチ２１及び２２のオン／オフ状態を認識可能である。

蓄電システム１には、地絡検出回路３０が備えられている。地絡検出回路３０は、符号３１〜３８によって参照される各部位を備える。地絡検出回路３０は、スイッチ３１、抵抗素子３３、抵抗素子３４及びスイッチ３２の直列回路を備え、該直列回路は蓄電部１１の正側端子１２及び負側端子１３間に接続される。より具体的には、スイッチ３１及び３２の第１導通端子はそれぞれ正側端子１２及び負側端子１３に接続される。スイッチ３１の第２導通端子は、抵抗素子３３及び３４の直列回路を介してスイッチ３２の第２導通端子に接続される。抵抗素子３３及び３４間の接続点３５は抵抗素子３６を介して接地されている。即ち、接続点３５は、抵抗素子３６を介して接地電位を有する接地点３８に接続されている。蓄電システム１において地絡が発生していない限り、接地点３８と基準電位点１４は絶縁されている。信号処理部３７は、抵抗素子３６にて発生した電圧（抵抗素子３６における電圧降下）の信号の増幅、二値化、波形成形等を行うことにより、蓄電システム１において地絡が発生しているか否かを判断する。尚、この判断自体を信号処理部３７又は地絡検出制御部４０にて行うことが可能であるが、以下では、地絡検出制御部４０が、地絡が発生しているか否かを判断すると考える。

蓄電システム１における地絡の状態には、図２（ａ）の状態と図２（ｂ）の状態がある。図２（ａ）の状態は、配線Ｌ１が接地されている状態、又は、配線Ｌ１に接続されている他の配線若しくは電子部品等が接地されている状態である。図２（ｂ）の状態は、配線Ｌ４が接地されている状態、又は、配線Ｌ４に接続されている他の配線若しくは電子部品等が接地されている状態である。スイッチ３１及び３２がオフであるならば、図２（ａ）又は図２（ｂ）の状態においても蓄電部１１と地面とを経由する電流ループは形成されないため、蓄電部１１及び地面間に電流は流れない。但し例えば、図２（ａ）の状態において人体（接地された人体）が配線Ｌ４に触れたならば、又は、図２（ｂ）の状態において人体（接地された人体）が配線Ｌ１に触れたならば、体内を経由する電流ループが形成されて人体に電流が流れる。このような事象を未然に防ぐために、蓄電システム１では、地絡検出回路３０を用いて地絡検出を行う。

地絡検出回路３０を用いた地絡検出の動作を説明する。地絡検出では、まず、スイッチ３１及び３２の内、スイッチ３１のみをオンにした状態で抵抗素子３６に発生した電圧の信号ＳＩＧ_３１を取得し、次に、スイッチ３１及び３２の内、スイッチ３２のみをオンにした状態で抵抗素子３６に発生した電圧の信号ＳＩＧ_３２を取得する。スイッチ３１及び３２のオン又はオフの切り替え制御は、地絡検出制御部４０によって行われ、信号ＳＩＧ_３１及びＳＩＧ_３１の取得は、信号処理部３７にて行われる。

地絡検出制御部４０は、取得された電圧信号ＳＩＧ_３１に基づき信号処理部３７を用いて、図２（ｂ）の状態の地絡が発生しているか否かを判断する。図２（ｂ）の状態の地絡が発生していないときには、スイッチ３１をオンにしても、蓄電部１１及び地面を経由する電流ループが形成されないため抵抗素子３６に電圧は発生しないが、図２（ｂ）の状態の地絡が発生しているときにスイッチ３１をオンにすると、蓄電部１１、スイッチ３１、抵抗素子３３及び３６並びに地面を経由する電流ループが形成され、抵抗素子３６に一定値以上の電圧が発生する。従って、地絡検出制御部４０は、電圧信号ＳＩＧ_３１に基づき図２（ｂ）の状態の地絡が発生しているか否かを判断することができる。

地絡検出制御部４０は、取得された電圧信号ＳＩＧ_３２に基づき信号処理部３７を用いて、図２（ａ）の状態の地絡が発生しているか否かを判断する。図２（ａ）の状態の地絡が発生していないときには、スイッチ３２をオンにしても、蓄電部１１及び地面を経由する電流ループが形成されないため抵抗素子３６に電圧は発生しないが、図２（ａ）の状態の地絡が発生しているときにスイッチ３２をオンにすると、蓄電部１１、スイッチ３２、抵抗素子３４及び３６並びに地面を経由する電流ループが形成され、抵抗素子３６に一定値以上の電圧が発生する。従って、地絡検出制御部４０は、電圧信号ＳＩＧ_３２に基づき図２（ａ）の状態の地絡が発生しているか否かを判断することができる。

図３に、信号処理部３７の内部構成例を示す。信号処理部３７は、例えば、抵抗素子３６での発生電圧の信号を増幅する増幅器５１と、増幅器５１にて増幅された電圧信号の高域周波数成分を除去するローパスフィルタ５２と、ローパスフィルタ５２を介して得られた電圧信号を所定電圧値の電圧信号と比較することにより、ローパスフィルタ５２を介して得られた電圧信号の二値化を行うコンパレータ５３と、コンパレータ５３によって二値化された信号の波形成形を行う波形成形回路５４とを備え、地絡検出制御部４０は、波形成形回路５４による波形成形後の信号に基づき、上述した地絡の発生有無を判断することができる。

スイッチ３１及び３２の内、スイッチ３１のみをオンにして信号ＳＩＧ_３１を取得し、信号ＳＩＧ_３１に基づき図２（ｂ）の状態の地絡が発生しているか否かを判断する処理と、スイッチ３１及び３２の内、スイッチ３２のみをオンにして信号ＳＩＧ_３２を取得し、信号ＳＩＧ_３２に基づき図２（ａ）の状態の地絡が発生しているか否かを判断する処理とを、夫々１回ずつ行う動作を、特に単位地絡検出動作と呼ぶ。地絡検出は、１以上の単位地絡検出動作から成る。

地絡検出の実行は、スイッチ３１及び３２のオン／オフ切り替えによる電力消費を伴うため、必要以上に行うことは望ましくない。特に、蓄電システム１が、移動体に搭載されるのではなく、家屋や工場に設置されて家電製品等の駆動に利用される場合、地絡状態が急激に悪化するといったことは少ない（本実施形態では、蓄電システム１が家屋や工場に設置されて家電製品等の駆動に利用されることを想定する）。他方、図１に示されるような蓄電システム１において、スイッチ２１及び２２がオフのときに地絡検出を行っても地絡の発生有無を検出可能な範囲がスイッチ２１及び２２を経由しない部分までに限られる。電力ブロックＰＢ１、配線Ｌ２、配線Ｌ３又は電力ブロックＰＢ２においても地絡は発生しうるので、電力ブロックＰＢ１及びＰＢ２とスイッチング回路１５との間の部分に対しても、地絡検出が行われた方が望ましい。

地絡検出制御部４０は、これらを考慮した地絡検出用の制御動作を行う。図４等を参照して、この制御動作を説明する。図４に示す如く、地絡検出制御部４０は、時間軸上に離散的に配置された複数の対象期間を設定し、各対象期間においてのみ地絡検出が行われるように地絡検出回路３０を制御する。従って、時間的に隣接する２つの対象期間の間には非対象期間が存在し、非対象期間には地絡検出が行われない。地絡検出制御部４０は、１日に１以上の対象期間を設定する。例えば、１日に１つの対象期間を設定する場合、地絡検出制御部４０は、ｉ個の対象期間をｉ日に亘って設定することになる（ｉは整数）。尚、地絡検出は地絡検出制御部４０と地絡検出回路３０が協働して実現されるのであるが、以下では、記述の簡略化上、地絡検出制御部４０が地絡検出回路３０を用いて地絡検出（単位地絡検出動作）を行うことを、単に、地絡検出（単位地絡検出動作）を行うとも表現する。

地絡検出制御部４０は、時計、又は、外部から時刻情報を取得する時刻取得部（不図示）を有しており、自身の時計又は時刻取得部を用いて現在時刻を認識する。地絡検出制御部４０は、現在時刻が非対象期間に属しているときには地絡検出を行わず、現在時刻が対象期間の開始時刻に至ると地絡検出シーケンスを開始させる。

図５は、地絡検出シーケンスの動作フローチャートである。図５に示す各ステップの処理は、地絡検出制御部４０によって実行及び制御される。端的に言うと、地絡検出制御部４０は、蓄電部１１と電力ブロック（本実施形態において、電力ブロックＰＢ１及びＰＢ２の内、少なくとも一方）とが接続されているか否かをスイッチ情報を用いて監視し、監視結果に基づき、蓄電部１１及び電力ブロック間がスイッチング回路１５を介して接続されている期間中において地絡検出を行う（換言すれば、地絡検出が行われるように地絡検出回路３０を制御する）。本実施形態では、スイッチング回路１５にスイッチ２１及び２２が含まれているため、地絡検出制御部４０は、スイッチ２１及び２２の内、少なくとも一方がオンとされている期間中において、地絡検出を行う（換言すれば、地絡検出が行われるように地絡検出回路３０を制御する）。

地絡検出制御部４０は、原則として現在時刻が対象期間の終了時刻に至った時点で地絡検出シーケンスを終了させるが、現在時刻が対象期間の終了時刻に至らなくても、必要な地絡検出が完了すれば、その時点で地絡検出シーケンスを終了させることもできる。図５を参照して、或る１つの対象期間（以下、特定対象期間とも言う）において実行される地絡検出シーケンスを説明する。

地絡検出シーケンスでは、まず、ステップＳ１１において、地絡検出制御部４０により充電スイッチ２１及び放電スイッチ２２が共にオンとされているか否かが判断される。

ステップＳ１１において、スイッチ２１及び２２が共にオンとされている場合、ステップＳ１１からステップＳ１２への遷移が発生し、スイッチ２１及び２２が共にオンとされていない場合にはステップＳ１１からステップＳ２１への遷移が発生する。スイッチ２１及び２２が共にオンとされている期間を特に両オン期間とも言う。ステップＳ１２において、地絡検出制御部４０は、単位地絡検出動作を１回だけ実行し、単位地絡検出動作が完了すれば、特定対象期間に対する地絡検出シーケンスを終了させる。即ち、ステップＳ１２に至るケースでは、両オン期間の地絡検出の実行を以って特定対象期間中の地絡検出が終了する。特定対象期間中の地絡検出の終了後、新たな単位地絡検出動作は特定対象期間において実行されない。

ステップＳ２１において、地絡検出制御部４０は、充電スイッチ２１がオンになっているか否かを判断する。ステップＳ２１において、充電スイッチ２１がオンになっている場合には、ステップＳ２１からステップＳ２２への遷移が発生し、充電スイッチ２１がオフになっている場合には、ステップＳ２１からステップＳ３１への遷移が発生する。スイッチ２１及び２２の内、充電スイッチ２１が少なくともオンになっている期間を特に充電オン期間とも言う。ステップＳ２２において、地絡検出制御部４０は、単位地絡検出動作を１回だけ実行し、その後、ステップＳ２３への遷移を発生させる。

ステップＳ２３において、地絡検出制御部４０は、放電スイッチ２２がオンになっているか否かを判断する。ステップＳ２３において、放電スイッチ２２がオンになっている場合には、ステップＳ２３からステップＳ２４への遷移が発生し、放電スイッチ２２がオフになっている場合には、ステップＳ２３からステップＳ２５への遷移が発生する。ステップＳ２３からステップＳ２４への遷移が発生する際、放電スイッチ２２だけでなく充電スイッチ２１も更にオンになっていてもよい。スイッチ２１及び２２の内、放電スイッチ２２が少なくともオンになっている期間を特に放電オン期間とも言う。ステップＳ２４において、地絡検出制御部４０は、単位地絡検出動作を１回だけ実行し、単位地絡検出動作が完了すれば、特定対象期間に対する地絡検出シーケンスを終了させる。即ち、ステップＳ２４に至るケースでは、ステップＳ２２における充電オン期間中の地絡検出の実行とステップＳ２４における放電オン期間中の地絡検出の実行とを以って、特定対象期間中の地絡検出が終了する。

ステップＳ２５において、地絡検出制御部４０は、現在時刻と特定対象期間の終了時刻とを比較することで特定対象期間が満了したか否かを判断する。ステップＳ２５において、特定対象期間が満了していない場合にはステップＳ２５からステップＳ２３へ戻るが、特定対象期間が満了している場合、地絡検出制御部４０は、特定対象期間に対する地絡検出シーケンスを終了させる。従って、ステップＳ２１及びＳ２２を経た後、ステップＳ２４を経ることなく地絡検出シーケンスが終了するケースでは、ステップＳ２２における充電オン期間中の地絡検出の実行後、特定対象期間の満了を以って特定対象期間中の地絡検出が終了することになる。

ステップＳ３１において、地絡検出制御部４０は、放電スイッチ２２がオンになっているか否かを判断する。ステップＳ３１において、放電スイッチ２２がオンになっている場合には、ステップＳ３１からステップＳ３２への遷移が発生し、放電スイッチ２２がオフになっている場合には、ステップＳ３１からステップＳ４１への遷移が発生する。ステップＳ３２において、地絡検出制御部４０は、単位地絡検出動作を１回だけ実行し、その後、ステップＳ３３への遷移を発生させる。

ステップＳ３３において、地絡検出制御部４０は、充電スイッチ２１がオンになっているか否かを判断する。ステップＳ３３において、充電スイッチ２１がオンになっている場合には、ステップＳ３３からステップＳ３４への遷移が発生し、充電スイッチ２１がオフになっている場合には、ステップＳ３３からステップＳ３５への遷移が発生する。ステップＳ３３からステップＳ３４への遷移が発生する際、充電スイッチ２１だけでなく放電スイッチ２２も更にオンになっていてもよい。ステップＳ３４において、地絡検出制御部４０は、単位地絡検出動作を１回だけ実行し、単位地絡検出動作が完了すれば、特定対象期間に対する地絡検出シーケンスを終了させる。即ち、ステップＳ３４に至るケースでは、ステップＳ３２における放電オン期間中の地絡検出の実行とステップＳ３４における充電オン期間中の地絡検出の実行とを以って、特定対象期間中の地絡検出が終了する。

ステップＳ３５において、地絡検出制御部４０は、現在時刻と特定対象期間の終了時刻とを比較することで特定対象期間が満了したか否かを判断する。ステップＳ３５において、特定対象期間が満了していない場合にはステップＳ３５からステップＳ３３へ戻るが、特定対象期間が満了している場合、地絡検出制御部４０は、特定対象期間に対する地絡検出シーケンスを終了させる。従って、ステップＳ３１及びＳ３２を経た後、ステップＳ３４を経ることなく地絡検出シーケンスが終了するケースでは、ステップＳ３２における放電オン期間中の地絡検出の実行後、特定対象期間の満了を以って、特定対象期間中の地絡検出が終了することになる。

ステップＳ４１において、地絡検出制御部４０は、特定対象期間の満了までの残り時間が所定時間以下であるか否かを判断し、該残り時間が該所定時間以下である場合にはステップＳ４１からステップＳ４２への遷移を発生させる。該残り時間が該所定時間以下でない場合、ステップＳ４１からステップＳ１１へ戻り、上述のステップＳ１１及びステップＳ１１以降の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ４２において、地絡検出制御部４０は、単位地絡検出動作を１回だけ実行し、単位地絡検出動作が完了すれば、特定対象期間に対する地絡検出シーケンスを終了させる。ステップＳ４２にて単位地絡検出動作が実行されるタイミングは、特定対象期間の終了タイミングを基準としたタイミングであり、例えば、特定対象期間の終了タイミングからΔｔだけ前のタイミングである。Δｔは、１回分の単位地絡検出動作の実行に必要な時間、又は、１回分の単位地絡検出動作の実行に必要な時間に対し若干のマージンを加算した時間である。従って、ステップＳ４２に至るケースでは、特定対象期間の終了タイミングを基準としたタイミングにおいて地絡検出が行われ、その後、速やかに特定対象期間中の地絡検出が終了することになる。

図５を参照して上述した地絡検出シーケンスは、各対象期間を特定対象期間と捉えた上で、各対象期間において実行される。地絡検出制御部４０は、地絡検出シーケンスにおいて地絡の発生を検出した場合、その旨を視覚的又は聴覚的にユーザに知らしめることができる。

上述の如く、離散的に対象期間を設定することにより、スイッチ３１及び３２の交互オンを常時行うようなシステムと比べて、地絡検出用の電力消費を抑制することができる。各対象期間において、スイッチ２１及び２２の内の少なくとも一方がオンになっている期間中に地絡検出を行うようにすることで、少ない電力消費で、電力ブロック（ＰＢ１及び／又はＰＢ２）とスイッチング回路１５との間の部分に対しても地絡検出を行うことができる。対象期間の時間帯によっては充電スイッチ２１も放電スイッチ２２もオンとされない状態が継続することがあるが、そのような場合でも、少なくとも一回は地絡検出を実行する（ステップＳ４２）。これにより、各対象期間において、蓄電部１１からスイッチング回路１５までの部分に対しての地絡検出は確保される。

尚、地絡検出制御部４０は、対象期間の開始時刻及び対象期間の長さを任意に定めることができる。但し、地絡検出に対するノイズの影響をなるだけ抑制するために、各対象期間の開始時刻を深夜又は早朝に設定することが望ましい。深夜とは、例えば、深夜電力時間帯に属する時間帯であり、早朝とは、深夜電力時間帯の終了直後の時間帯を指す。深夜電力時間帯は、蓄電システム１が導入される地区に商用交流電力を供給する電力会社が定めた複数の時間帯の１つであり、例えば、午前１時は深夜電力時間帯に属する。

また、地絡検出制御部４０は、日々、スイッチ制御部１６から伝達されるスイッチ情報に基づき、スイッチ２１及び２２がオンとされる時間帯（以下、両オン時間帯という）、スイッチ２１及び２２の内、少なくとも充電スイッチ２１がオンとされる時間帯（以下、充電オン時間帯という）、又は、スイッチ２１及び２２の内、少なくとも放電スイッチ２２がオンとされる時間帯（以下、放電オン時間帯という）を学習し、学習結果に基づき以後の各対象期間（例えば、各対象期間の開始時刻）を設定するようにするとよい。この際も、１日に１以上の対象期間が設定されるようにすることが望ましい（即ち、時間的に隣接する２つの対象期間の間隔を２４時間以内にすることが望ましい）。

例えば、地絡検出制御部４０は、複数の日に亘って、両オン時間帯がどのような時間帯であるのかを統計的に学習し、両オン時間帯になる確率が統計的に高い時間帯を、以後の各対象期間に含めるようにするとよい。単純には例えば、毎日、午後９時から午後１０時までに両オン時間帯が現われることが学習によって判明した場合、地絡検出制御部４０は、午後９時から午後１０時までの時間帯を以後の各対象期間に含めるようにするとよい。

また例えば、両オン時間帯は不定であるが、毎日、午後５時から午後６時までに充電オン時間帯が現われること及び午後１０時から午後１１時までに放電オン時間帯が現われることが学習によって判明した場合、地絡検出制御部４０は、以後、１日に２つの対象期間を設定し、一方の対象期間に午後５時から午後６時までの時間帯を含め且つ他方の対象期間に午後１０時から午後１１時までの時間帯を含めるようにしてもよい。

このような学習を介して対象期間を設定することにより、電力ブロック（ＰＢ１及び／又はＰＢ２）とスイッチング回路１５との間の部分に対しても地絡検出を行いうる、最適な時間帯を各対象期間に含めることができる。

＜＜変形等＞＞
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈１〜注釈５を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。

［注釈１］
上述の地絡検出回路３０の構成は例示であり、地絡検出回路を、地絡検出を行いうる任意の回路にて形成することが可能である。例えば、零相変流器（Zero Phase Current Transformer）を用いて地絡検出回路を形成してもよい。

［注釈２］
図１では、スイッチ制御部１６と地絡検出制御部４０が別々の制御部として示されているが、スイッチ制御部１６と地絡検出制御部４０とによって、１つの制御部が形成されていても良い。

［注釈３］
図１に示される蓄電システム１の全部又は一部を、様々な他のシステム、機器などに搭載することができる。例えば、蓄電システム１を、蓄電部１１の放電電力を用いて駆動する移動体（電動車両、船、航空機、エレベータ、歩行ロボット等）又は電子機器（パーソナルコンピュータ、携帯端末等）に搭載しても良いし、家屋や工場の電力システムに組み込んでも良い。

［注釈４］
スイッチ制御部１６及び地絡検出制御部４０を、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。ソフトウェアを用いて実現される機能をプログラムとして記述し、該プログラムをプログラム実行装置（例えばコンピュータ）上で実行することによって、その機能を実現するようにしてもよい。

［注釈５］
図１の蓄電システム１には、地絡検出装置が含まれていると考えることができる。蓄電システム１に内包される地絡検出装置は、少なくとも地絡検出回路３０及び地絡検出制御部４０を構成要素として含み、更に、図１に示される他の任意の部位（例えば、スイッチング回路１５）も構成要素として含みうる。

１蓄電システム
１１蓄電部
１２正側端子
１３負側端子
１４基準電位点
１５スイッチング回路
１６スイッチ制御部
２１充電スイッチ
２２放電スイッチ
３０地絡検出回路
４０地絡検出制御部

Claims

電力を蓄積する蓄電部に接続された配線の地絡検出を行うための地絡検出回路と、
前記地絡検出の実行タイミングを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、時系列上において離散的に配置された複数の対象期間を設定し、各対象期間に前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御する
ことを特徴とする地絡検出装置。
前記蓄電部と、電力を出力する又は電力の供給を受ける電力ブロックとの間に、前記蓄電部及び前記電力ブロック間の接続又は遮断を切り替えるスイッチング回路が介在し、
前記制御部は、各対象期間において、前記蓄電部及び前記電力ブロック間が接続される期間中に前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の地絡検出装置。
前記電力ブロックは、電力を出力する第１電力ブロック及び電力の供給を受ける第２電力ブロックを含み、
前記スイッチング回路は、前記第１電力ブロックと前記蓄電部との間に介在し、オン又はオフされることによって前記第１電力ブロック及び前記蓄電部間の接続又は遮断を切り替える第１スイッチと、前記第２電力ブロックと前記蓄電部との間に介在し、オン又はオフされることによって前記第２電力ブロック及び前記蓄電部間の接続又は遮断を切り替える第２スイッチと、を含み、
前記制御部は、各対象期間において、前記第１及び第２スイッチの内の少なくとも一方がオンとされている期間中に前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の地絡検出装置。
前記複数の対象期間に含まれる何れかの対象期間である特定対象期間に、前記第１及び第２スイッチがともにオンとされている両オン期間が含まれている場合、
前記制御部は、前記両オン期間において前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の地絡検出装置。
前記複数の対象期間に含まれる何れかの対象期間である特定対象期間に、前記第１スイッチがオンとされている第１オン期間及び前記第２スイッチがオンとされている第２オン期間が含まれている場合、
前記制御部は、前記第１及び第２オン期間の夫々において前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御する
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の地絡検出装置。
前記複数の対象期間に含まれる何れかの対象期間である特定対象期間に、前記第１スイッチがオンとされている第１オン期間又は前記第２スイッチがオンとされている第２オン期間が含まれている場合、
前記制御部は、前記特定対象期間に含まれる前記第１又は第２オン期間において前記地絡検出が行われるように前記地絡検出回路を制御する
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の地絡検出装置。
前記複数の対象期間に含まれる何れかの対象期間である特定対象期間に、前記第１及び第２スイッチの何れもがオンとされない場合、
前記制御部は、前記特定対象期間の終了タイミングを基準としたタイミングにおいて前記地絡検出回路に前記地絡検出を行わせ、その後、前記特定対象期間中の前記地絡検出を終了する
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の地絡検出装置。
前記制御部は、前記蓄電部及び前記電力ブロック間が接続される時間帯の学習し、学習結果に基づき各対象期間を設定する
ことを特徴とする請求項２〜請求項７の何れかに記載の地絡検出装置。
前記制御部は、各日に対して１以上の対象期間が設定されるように、前記複数の対象期間を複数の日に亘って設定する
ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れかに記載の地絡検出装置。