JP2018098839A - Power storage device for railway vehicle - Google Patents
Power storage device for railway vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018098839A JP2018098839A JP2016238772A JP2016238772A JP2018098839A JP 2018098839 A JP2018098839 A JP 2018098839A JP 2016238772 A JP2016238772 A JP 2016238772A JP 2016238772 A JP2016238772 A JP 2016238772A JP 2018098839 A JP2018098839 A JP 2018098839A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- ground fault
- battery modules
- unit
- housing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
本発明の実施形態は、鉄道車両用蓄電装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a railway vehicle power storage device.
減速時に発生する回生エネルギーにより蓄電装置を充電する車両が知られている。
このような蓄電装置は、地絡をより容易に検知することができると好ましい場合がある。
A vehicle is known that charges a power storage device with regenerative energy generated during deceleration.
Such a power storage device may be preferable if a ground fault can be detected more easily.
本発明が解決しようとする課題は、地絡を容易に検出できる鉄道車両用蓄電装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a railway vehicle power storage device capable of easily detecting a ground fault.
実施形態の鉄道車両用蓄電装置は、複数のバッテリモジュールと、筐体と、第1接続線と、第1検出部とを持つ。前記複数のバッテリモジュールは、電気的に直列に接続されている。前記筐体は、前記複数のバッテリモジュールを収容している。前記第1接続線は、前記複数のバッテリモジュールに含まれる2つのバッテリモジュールの間の電気的接続部と前記筐体とを電気的に接続している。前記第1検出部は、前記第1接続線に設けられ、前記電気的接続部と前記筐体との間の電圧に関する値を検出する。 The railway vehicle power storage device of the embodiment includes a plurality of battery modules, a housing, a first connection line, and a first detection unit. The plurality of battery modules are electrically connected in series. The case houses the plurality of battery modules. The first connection line electrically connects an electrical connection between two battery modules included in the plurality of battery modules and the housing. The first detection unit is provided in the first connection line and detects a value related to a voltage between the electrical connection unit and the housing.
以下、実施形態の鉄道車両用蓄電装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a railway vehicle power storage device according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態の鉄道車両用蓄電装置1を示す構成図である。鉄道車両用蓄電装置1(以下、単に蓄電装置1と称する)は、筐体11、正極側外部接続端子(外部接続端子)12P、負極側外部接続端子(外部接続端子)12N、組バッテリ(複数のバッテリモジュール、バッテリモジュールセット)14、電気的接続部15、電圧検出部(第1検出部)17、接続線(第1接続線)18、正極側接触器(接触器)20P、負極側接触器(接触器)20N、コントローラ(調整部)30、および情報処理部(判定部、推定部)40を有する。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a railway vehicle
筐体11は、組バッテリ14を収容する。筐体11は、例えば、伝導性を有する金属で形成され、それに電気的に接続される接地極(グラウンド部)16Aを有する。接地極16Aは、筐体11の外部に設けられた接地極16Bに電気的に接続される。
The
正極側外部接続端子12P、および負極側外部接続端子12Nの各々は、「外部接続端子」の一例である。正極側外部接続端子12Pは、例えば筐体11に設けられ、組バッテリ14の正極と外部回路を接続するための端子である。負極側外部接続端子12Nは、例えば筐体11に設けられ、組バッテリ14の負極と外部回路を接続するための端子である。
同図に示す例では、負極側外部接続端子12Nの電位は、基準電位に対してマイナスの電位となる。例えば、正極側外部接続端子12Pは、+450V(ボルト)であり、負極側外部接続端子12Nは、−450Vである。しかしながら、正極側外部接続端子12P、および負極側外部接続端子12Nの各々の電位は特に限定されない。
Each of the positive
In the example shown in the figure, the potential of the negative
組バッテリ14は、互いに直列に接続される複数のバッテリモジュールを備える。同図に示す組バッテリ14は、バッテリモジュール140_1、・・・140_Nを備える。以下の説明において、バッテリモジュール140_1、・・・140_Nを区別なく示す場合には、個別のバッテリモジュール140のことをバッテリモジュール140と呼び、それらを纏めて複数のバッテリモジュール140Sと呼ぶことがある。
複数のバッテリモジュール140Sの各々は、略同じ蓄電容量を有するバッテリモジュール140であってもよいし、異なる蓄電容量を有するバッテリモジュール140であってもよい。同図に示す例では、略同じの蓄電容量を有するバッテリモジュール140がN個あり、各々が電気的に直列に接続される。ここで、Nは偶数である。なお、組バッテリ14におけるバッテリモジュール140の個数は特に限定されない。
バッテリモジュール140の内部には、図示しない電圧検出器が設置される。電圧検出器は、コントローラ30にバッテリモジュール140の電圧値を送信する。
なお、組バッテリ14は、後述する電気的接続部15に対して正極側に設けられた、第1群のバッテリモジュール14Pと、電気的接続部15に対して負極側に設けられた第2群のバッテリモジュール14Nとを含む。同図に示す例では、第1群のバッテリモジュール14Pと第2群のバッテリモジュール14Nとが、同じ個数のN/2個である。なお、第1群のバッテリモジュール14Pと第2群のバッテリモジュール14Nとの各々の個数は特に限定されない。
The assembled
Each of the plurality of battery modules 140S may be a
Inside the
The assembled
電気的接続部15は、組バッテリ14に含まれる2つのバッテリモジュール140を電気的に接続する導体であり、例えばバスバーであるが、これに限定されない。
電気的接続部15は、第1群のバッテリモジュール14Pと、第2群のバッテリモジュール14Nとの間に設けられる。例えば、第1群のバッテリモジュール14Pの蓄電容量と、第2群のバッテリモジュール14Nの蓄電容量とが等しく、正極側外部接続端子12Pの電位の絶対値と、負極側外部接続端子12Nの電位の絶対値が等しくなる場合には、電気的接続部15の電圧は、略0Vとなる。
電気的接続部15と、筐体11の接地極16Aとが、電圧検出部17を介して接続線18により電気的に接続される。例えば、電気的接続部15の電圧は、筐体11の電圧と略同じであればよく、電圧値は特に限定されない。以下の説明において、電気的接続部15を中性点と呼ぶことが有る。
The
The
The
接地極16A、16Bは、電気的に接地されている電極である。接地極16Aは、電気的接続部15に接続された電圧検出部17の、電気的接続部15と接続される端子と異なる端子に接続される。接地極16Bは、筐体11に電気的に接続される。
The
電圧検出部17は、電気的接続部15と接地極16Aとの間に設置され、電気的接続部15と接地極16Aとの間の直流電圧(電圧)を検出する。電圧検出部17は、検出した電圧を情報処理部40に送信する。
The
正極側接触器20Pは、正極側外部接続端子12Pと第1群のバッテリモジュール14Pの正極側の端子と間に電気的に直列に接続される。言い換えると、正極側接触器20Pは、正極側外部接続端子12Pと、第1群のバッテリモジュール14Pの正極側の端子との間に設置される。正極側接触器20Pは、例えば正極側外部接続端子12Pと第1群のバッテリモジュール14Pの正極側の端子との間を接触させた接触状態、又は遮断させた遮断状態にする高速度遮断器(High-Speed Breaker、HB)である。正極側接触器20Pは、コントローラ30の指示に基づき、正極側外部接続端子12Pと第1群のバッテリモジュール14Pの正極側の端子との間を接触状態、又は遮断状態にする。
The
負極側接触器20Nは、負極側外部接続端子12Nと第2群のバッテリモジュール14Nの負極側の端子と間に電気的に直列に接続される。言い換えると、負極側接触器20Nは、負極側外部接続端子12Nと、第2群のバッテリモジュール14Nの負極側の端子との間に設置される。負極側接触器20Nは、例えば負極側外部接続端子12Nと第2群のバッテリモジュール14Nの負極側の端子との間を接触状態又は遮断状態にする高速度遮断器(High-Speed Breaker、HB)である。負極側接触器20Nは、コントローラ30の指示に基づき、負極側外部接続端子12Nと第2群のバッテリモジュール14Nの負極側の端子との間を接触状態、又は遮断状態にする。
The negative
コントローラ30は、蓄電装置1を制御する。コントローラ30および後述する情報処理部40は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサがプログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現されるソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェアにより実現されてもよい。
コントローラ30は、電圧調整部31と接触器制御部32とを有する。
The
The
電圧調整部31は、組バッテリ14の各々のバッテリモジュール140の電圧が略同じとなるように調整する。電圧調整部31は、各々のバッテリモジュールの140内部に設置された電圧検出器からコントローラ30が受信した、各々のバッテリモジュール140の電圧に基づき、各々のバッテリモジュール140の電圧を調整する。
The
接触器制御部32は、正極側接触器20Pと負極側接触器20Nとを制御する。接触器制御部32は、例えば正極側外部接続端子12Pに過電流等の異常な電流が流れ込んだ場合に、正極側接触器20Pおよび負極側接触器20Nを遮断状態にさせ、組バッテリ14を保護する。
The
情報処理部40は、組バッテリ14の各々のバッテリモジュール140を接続する接続部分が地絡した場合の情報の処理を行う。情報処理部40は、地絡判定部41と、地絡場所推定部42とを有する。なお、同図において、情報処理部40は、コントローラ30と別体に設けられているが、一体に設けられてもよい。
The
本願でいう「地絡」とは、例えば、組バッテリ14の各々のバッテリモジュール140を接続する配線等の接続部分が、鉄道車両の振動等により、筐体11の一部に接触した状態をいう。本願でいう「地絡」とは、各々のバッテリモジュール140を接続する接続部分が筐体11の一部に接触した後に、接触していた筐体11の一部と非接触となる等の一瞬のショートの場合も含む。
The “ground fault” in the present application refers to a state in which a connection portion such as a wiring connecting each
地絡判定部41は、電圧検出部17からコントローラ30が受信した電気的接続部15の電圧に基づき、地絡したか否かを判定する。地絡判定部41は、地絡の有無についての判定結果をコントローラ30に送信する。
The ground
地絡場所推定部42は、電圧検出部17からコントローラ30が受信した電気的接続部15の電圧に基づき、地絡した場所を推定する。地絡場所推定部42は、推定した地絡した場所を示す情報をコントローラ30に送信する。
The ground fault
図2は、第1の実施形態の情報処理部による処理流れの一例を示すフローチャートである。
まず、地絡判定部41は、電圧検出部17から情報処理部40が受信した電気的接続部15の電圧値Udcptを取得する(ステップS10)。地絡判定部41は、定期的に電気的接続部15の電圧値Udcptを取得してもよいし、コントローラ30の指示に従って、電気的接続部15の電圧値Udcptを取得してもよい。電気的接続部15の電圧値Udcptは、地絡がない状態において、予め定められた電圧範囲になり、その電圧範囲の代表値が略0Vである。そして、地絡判定部41は、電気的接続部15の電圧値Udcptが略0Vであるか否かを判定する(ステップS11)。電気的接続部15の電圧値Udcptが略0Vある場合、本フローチャートは終了する。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a processing flow by the information processing unit of the first embodiment.
First, the ground
一方、電気的接続部15の電圧値Udcptが略0Vでない場合、地絡判定部41は、地絡が発生したと判定する。
地絡が発生したと判定された場合、地絡場所推定部42は、電気的接続部15の電圧値Udcptが正の値であるか否かを判定する(ステップS12)。電気的接続部15の電圧値Udcptが正の値である場合、地絡場所推定部42は、下記に示す(1)式を用いて、電気的接続部15の電圧値Udcptに基づき、地絡した場所のバッテリモジュール140_iを推定する(ステップS13A)。
一方、電圧値Udcptが正の値でない場合、地絡場所推定部42は、下記に示す(2)式を用いて、電気的接続部15の電圧値Udcptに基づき、地絡した場所のバッテリモジュール140_jを推定する(ステップS13B)。
On the other hand, when the voltage value Udcpt of the
When it is determined that a ground fault has occurred, the ground fault
On the other hand, when the voltage value Udcpt is not a positive value, the ground fault
ここで、図3から図6を用いて、地絡場所推定部42が地絡した場所を推定する方法について説明する。図3は、第1群のバッテリモジュール14Pにおいて地絡が発生した場合の例を説明するための図である。図4は、図3における地絡が生じた場合の回路を模式的に示した図である。図5は、第2群のバッテリモジュール14Nにおいて地絡が発生した場合の例を説明するための図である。図6は、図5における地絡が生じた場合の回路を模式的に示した図である。
Here, the method for estimating the place where the ground fault
図3には、第1群のバッテリモジュール14Pに含まれる、電気的に直列に接続されたN/2個のバッテリモジュール140のうち、i−1番目に接続されたバッテリモジュール140_i−1とi番目に接続されたバッテリモジュール140_iとの間の経路LAが地絡した状態を示す。
経路LAが地絡して筐体11の一部に接触すると、経路LAにあるバッテリモジュール140の端子と筐体11が、経路LBにより接続された状態となる。このため、地絡が発生するまでの経路LAの電圧が筐体11の電圧(0V)より高電位である場合、地絡が発生すると経路LAから筐体11方向へ電流が流れることにより、経路LAの電圧が接地電位になる。これにより組バッテリ14全体の接地電位に対する電位が低下する。これに伴い、i−1番目に接続されたバッテリモジュール140_i−1の電圧が降下する。電圧検出部17は、分圧抵抗の内部インピーダンスが高く、微弱な電流しか流れないが、図3に示す閉回路LPPを定義して以下に説明する。
In FIG. 3, among the N / 2
When the path LA is grounded and contacts a part of the
図3に示す閉回路LPPは、図4に示す回路と等価となる。言い換えれば、電圧検出部17に検出される電圧は、i+1番目のバッテリモジュール140_i+1からN/2番目のバッテリモジュール140_N/2までの各々のバッテリモジュール140に蓄電された電圧の総和となる。
The closed circuit LPP shown in FIG. 3 is equivalent to the circuit shown in FIG. In other words, the voltage detected by the
これより、電圧検出部17に検出される電気的接続部15の電圧値Udcpt1の値は以下の(1)式に示す値となる。ここで、Ubatは各々のバッテリモジュールが蓄電する電圧値、Nは組バッテリ14に含まれるバッテリモジュール140の個数、iは地絡が発生した経路LAに接続されるバッテリモジュール140の場所(N個の直列接続のうちi番目に接続されたバッテリモジュール140)を示す。
Accordingly, the voltage value Udcpt1 of the
Udcpt1=Ubat×(N/2−i+1) ・・・(1) Udcpt1 = Ubat × (N / 2−i + 1) (1)
地絡場所推定部42は、上記(1)式に基づき、iを算出することにより、地絡した場所を推定する。
The ground fault
また、図5には、第2群のバッテリモジュール14Nに含まれる、電気的に直列に接続されたN/2個のバッテリモジュールのうち、j−1番目に接続されたバッテリモジュールとj番目に接続されたバッテリモジュールとの経路LCが地絡した状態を示す。
経路LCが地絡して筐体11の一部に接触すると、経路LCにある配線と筐体11が、経路LDにより電気的に接続された状態となる。このため、地絡が発生するまでの経路LCの電圧が筐体11の電圧(0V)より低電位である場合、筐体11から経路LC方向へ電流が流れることにより、経路LCの電圧が接地電位になる。これにより、組バッテリ14全体の接地電位に対する電位が上昇する。これに伴い、j−1番目に接続されたバッテリモジュール140_j−1の電圧が上昇する。電圧検出部17は、分圧抵抗の内部インピーダンスが高く、微弱な電流しか流れないが、図5に示す閉回路LPNを定義して以下に説明する。
FIG. 5 also shows the j−1th connected battery module among the N / 2 battery modules electrically connected in series included in the second group of
When the path LC is grounded and contacts a part of the
図5に示す閉回路LPNは、図6に示す回路と等価となる。言い換えれば、電圧検出部17に検出される電圧は、組バッテリ14に含まれる、14_(N+2)/2番目のバッテリモジュール14_(N+2)/2からj−1番目のバッテリモジュール14_j−1までの各々のバッテリモジュール140に蓄電された電圧の総和となる。
The closed circuit LPN shown in FIG. 5 is equivalent to the circuit shown in FIG. In other words, the voltage detected by the
これより、電気的接続部15の電圧値Udcpt2の値は以下の(2)式に示す値となる。ここで、Ubatは各々のバッテリモジュール140が蓄電する電圧値、Nは組バッテリ14に含まれるバッテリモジュールの個数、jは地絡が発生した経路LCに接続されるバッテリモジュールの場所(N個の直列接続のうち何番目に接続されたバッテリモジュールか)を示す。
Accordingly, the voltage value Udcpt2 of the
Udcpt2=Ubat×{(N+2)/2−(j−1)−1}
=Ubat×(N/2−j+1) ・・・(2)
Udcpt2 = Ubat × {(N + 2) / 2− (j−1) −1}
= Ubat × (N / 2−j + 1) (2)
地絡場所推定部42は、上記(2)式に基づき、jを算出することにより、地絡した場所を推定する。
The ground fault
図2に戻り、地絡場所推定部42は、ステップS13AまたはS13Bに示す処理を終えた後、推定した地絡した場所を、コントローラ30に送信する。コントローラ30は、地絡場所推定部42から受信した情報に基づき、地絡した場所を図示しない記憶領域に記憶させる(ステップS14)。
Returning to FIG. 2, the ground fault
以上説明した第1の実施形態によれば、蓄電装置1は、組バッテリ14に含まれる2つのバッテリモジュールの間の電気的接続部15と筐体11との間の電圧を検出する電圧検出部17を備える。これにより、蓄電装置1によれば、電圧検出部17が検出した値に基づき、地絡を容易に検出することができる。
According to the first embodiment described above, the
また、電圧検出部17は、電気的接続部15と筐体11の接地極16Aとの間の電圧に関する値を検出する。これにより、蓄電装置1によれば、筐体11の電圧が略0Vとなり、地絡を容易に検出することができる。
In addition, the
また、電気的接続部15が、第1群のバッテリモジュール14Pと、第2群のバッテリモジュール14Nとの間に設けられ、地絡がない状態でその電圧が略0Vであることにより、蓄電装置1によれば、電気的接続部15の電圧と筐体11の電圧が略同じとなり、地絡を容易に検出することができる。
Further, the
また、電圧検出部17により検出された電圧に関する値に基づき、地絡の有無を判定する地絡判定部41を備える。これにより、蓄電装置1によれば、地絡を容易に検出することができる。
Moreover, the ground
また、蓄電装置1は、電圧検出部17により検出された電圧に関する値と、組バッテリ14に含まれる少なくとも1つのバッテリモジュール140の電圧値とに基づき、地絡が生じた場所を推定する地絡場所推定部42を備える。これにより、蓄電装置1によれば、蓄電装置1内の地絡した場所を推定することができる。
In addition, the
また、地絡場所推定部42は、組バッテリ14の電圧値を略同じに調整する電圧調整部31により組バッテリ14の電圧値が略同じに調整された後に、電圧検出部17により検出された電圧に関する値と、組バッテリ14に含まれる1のバッテリモジュール140の電圧値とに基づき、地絡が生じた場所を推定する。これにより、蓄電装置1によれば、地絡場所推定部42が上記(1)または(2)式を用いて容易に蓄電装置1内の地絡した場所を推定することができる。
The ground fault
また、蓄電装置1は、外部接続端子12P、12Nと組バッテリ14との間に電気的に直列に設けられた接触器20P、20Nを有する。これにより、蓄電装置1によれば、過電流から組バッテリ14を保護することができる。
In addition, the
(第1の実施形態の変形例)
第1の実施形態の変形例について図7を用いて説明する。図7は第1の実施形態の変形例について説明するための図である。
図7に示すように、蓄電装置1は、電圧検出部17に代えて、電流検出部170と抵抗171を備えていてもよい。この場合、情報処理部40は、電流検出部170が検出した電流値Udcctに抵抗171の抵抗値Reを乗算して電圧値を算出する。そして、情報処理部40は、算出した電圧値に基づき、地絡の判定および地絡した場所の推定等を行う。電流検出部170および抵抗171は、「第1検出部」の一例である。また、電流検出部170および抵抗171は、第2の実施形態における電圧検出部17の代わりに用いられてもよい。この場合、電流検出部170および抵抗171は、「第2検出部」の一例でもある。
(Modification of the first embodiment)
A modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining a modification of the first embodiment.
As illustrated in FIG. 7, the
なお、第1の実施形態においては、組バッテリ14が筐体11に収容されている場合について説明したがこれに限定されない。第1の実施形態の蓄電装置1に、筐体11が含まれていなくともよい。筐体11がない場合には、組バッテリ14の2つのバッテリモジュール140を電気的に接続する接続部分が地絡すると、略0Vの電圧である物体(例えば、線路等)を介して閉回路が作られる。これにより、地絡場所推定部42は、電圧検出部17が検出した電圧に基づき、地絡した場所を推定する。
In addition, although the case where the assembled
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。図8は、第2の実施形態について説明するための図である。前述の構成と同じ構成には、同じ符号を付し、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram for explaining the second embodiment. The same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図8に示すように、第2の実施形態の蓄電装置1は、複数の組バッテリ(バッテリモジュールセット)14A、14B、・・・、14Mと、複数の正極側接触器(接触器)20PA、20PB、・・・20PMと、複数の負極側接触器(接触器)20NA、20NB、・・・、20NMと、複数の電圧検出部17A、17B、・・・、17Mとを備える。
組バッテリ14A、14B、・・・、14Mは、第1の実施形態の組バッテリ14に相当する。以下の説明において、組バッテリ14A、14B、・・・、14Mをまとめて、組バッテリ14と呼ぶことがある。また、電圧検出部17A、17B、・・・、17Mをまとめて電圧検出部17と呼ぶことがある。また、正極側接触器20PA、20PB、・・・20PMをまとめて、正極側接触器20Pと呼ぶことがある。また、負極側接触器20NA、20NB、・・・、20NMをまとめて負極側接触器20Nと呼ぶことがある。組バッテリ14A、14B、・・・、14Mの各々は、正極側接触器20Pと、複数の負極側接触器20Nとを介して互いに電気的に並列に接続される。
As shown in FIG. 8, the
The assembled
例えば、組バッテリ14Aにおけるバッテリモジュール140_N/2と、バッテリモジュール140_N/2+1との間は、電気的接続部15Aにより接続される。電気的接続部15Aは、電圧検出部17を介して接地極16Aにより接地される。
組バッテリ14B、・・・、14Mについても、組バッテリ14Aと同様である。本実施形態では、組バッテリ14Aの電気的接続部15と接地極16Aとを電気的に接続する接続線18は、「第1接続線」の一例である。また、組バッテリ14Aの電気的接続部15と接地極16Aとを電気的に接続する接続線18に設けられた電圧検出部17は、「第1検出部」の一例である。また、組バッテリ14Bの電気的接続部15と接地極16Aとを電気的に接続する接続線18は、「第2接続線」の一例である。また、組バッテリ14Bの電気的接続部15と接地極16Aとを電気的に接続する接続線18に設けられた電圧検出部17は、「第2検出部」の一例である。
For example, the battery module 140_N / 2 and the battery module 140_N / 2 + 1 in the assembled
The assembled
第2の実施形態における地絡場所推定部42は、複数の電圧検出部17の各々により検出された電圧に関する値に基づき、地絡が生じた場所を推定する。
The ground fault
図9および図10を用いて、地絡場所推定部42が地絡した場所を推定する方法について説明する。図9は、組バッテリ14A(第1バッテリモジュールセット)の内側において地絡が発生した場合の例を説明するための図である。図10は、組バッテリ14Aの外側において地絡が発生した場合の例を説明するための図である。
ここで、図9に示す例において、組バッテリ14Aの内側において地絡が発生した場合とは、組バッテリ14Aに対応する接触器20PAおよび20NAよりも内側で地絡が発生した場合を意味する。例えば、組バッテリ14Aの内側において地絡が発生した場合とは、組バッテリ14Aに含まれる2つのバッテリモジュール140の間の経路LEが筐体11に接触することにより、経路LEにある配線と筐体11とが経路LFにより電気的に接続され、地絡が発生した場合である。また、図10に示す例において、組バッテリ14Aとの間の外側において地絡が発生した場合とは、組バッテリ14Aに対応する接触器20PAおよび20NAよりも外側で地絡が発生した場合を意味する。例えば、組バッテリ14Aとの間の外側において地絡が発生した場合とは、正極側外部接続端子12Pと正極側接触器20PAとの間の経路LGが筐体11に接触することにより、経路LGにある配線と筐体11とが経路LFにより電気的に接続され、経路LHの地絡が発生した場合である。
図9に示すように、組バッテリ14Aの内側において地絡が発生した場合、すでに説明した通り電圧検出部17Aを経由する閉回路LPP−Aが作られる。また、組バッテリ14Aの内側において地絡が発生した場合、組バッテリ14Aと並列に接続される組バッテリ14Bの電圧検出部17Bを経由する閉回路LPP−Bが作られる。また、図10に示すように、組バッテリ14Aの外側において地絡が発生した場合、電圧検出部17Bを経由する閉回路LPP−Cが作られる。閉回路LPP−Bおよび閉回路LPP−Cにおいて、地絡に伴い、接触器20Pに異常な電流が流れた場合、接触器20Pは遮断状態となる。或いは、地絡判定部41が地絡を検出した場合、地絡判定部41は、組バッテリ14を保護するために、コントローラ10の接触器制御部32を介して接触器20P、20Nを遮断状態とすることができる。
A method for estimating a place where the ground fault
Here, in the example shown in FIG. 9, the case where a ground fault occurs inside the assembled
As shown in FIG. 9, when a ground fault occurs inside the assembled
経路LEが地絡して筐体11の一部に接触すると、経路LEと筐体11が経路LFにより接続された状態となる。この場合、すでに説明したように、閉回路LPP−Aが作られ、電圧検出部17Aに検出される電圧値は、(1)または(2)式に示す値となる。
第2の実施形態においては、組バッテリ14Aが地絡した場合、組バッテリ14Aの影響を受けて、組バッテリ14Aから14Mの全ての組バッテリの電圧変動が生じる。
When the path LE is grounded and contacts a part of the
In the second embodiment, when the assembled
ここで、組バッテリ14の並列接続の接続を個々に解く(すなわち、接触器20Pおよび接触器20Nを個々に遮断状態にする)ことにより、その組バッテリ14に地絡が生じているか否かにより、検出される電圧が異なる。地絡場所推定部42は、検出される電圧に基づいて、地絡が発生している組バッテリ14を検出することができる。
Here, depending on whether or not a ground fault has occurred in the assembled
例えば、並列接続の接続を解いた組バッテリ14(例えば組バッテリ14A)に地絡が生じていた場合には、他の組バッテリ14(例えば、組バッテリ14A以外の組バッテリ)の電圧変動が正常値に戻り、並列接続を解いた組バッテリ14(例えば組バッテリ14A)にのみ、電圧異常が観測される。なお、換言すれば、上記の場合は、並列接続を解いた接触器20P、20Nより組バッテリ14側に地絡が生じていた場合である。上記の電圧変動の「正常値」とは、電圧が不定な状態を含む。
或いは、並列接続を解いた組バッテリ14に地絡が生じていない場合には、並列接続を解いた組バッテリ14の電圧変動が正常値に戻り、並列接続を解いた組バッテリ14以外の組バッテリ14の全てに電圧異常が観測される。なお、換言すれば、上記の場合は、並列接続を解いた接触器20P、20Nの外側で地絡が生じていた場合である。
For example, when a ground fault has occurred in the assembled battery 14 (for example, the assembled
Alternatively, when there is no ground fault in the assembled
地絡場所推定部42は、上記の手順の処理を実行することにより、地絡が生じている組バッテリ14を特定することができる。なお、地絡場所推定部42は、コントローラ30の接触器制御部32を介して正極側接触器20Pと、複数の負極側接触器20Nとを制御することにより、組バッテリ14の並列接続を個別に解くことができるものである。
The ground fault
第2の実施形態においては、地絡場所推定部42は、電圧検出部17に検出される電圧値が、不定か否かによって、地絡した電圧検出部17が含まれる組バッテリ14を推定する。また、第2の実施形態においては、地絡場所推定部42は、地絡が生じていることが特定された組バッテリ14における地絡地点の特定について、第1の実施形態と同様の手法をとってもよい。つまり、地絡場所推定部42は、第1の実施形態と同様に、(1)または(2)式を用いて、電圧検出部17に検出される電圧値に基づき、地絡した場所を推定する。
In the second embodiment, the ground fault
以上説明した第2の実施形態によれば、地絡場所推定部42は、電圧検出部17A、17Bの各々により検出された電圧に関する値に基づき、地絡が生じた場所を推定する。これにより、蓄電装置1によれば、組バッテリ14Aに対して、電気的に並列に接続された組バッテリ14Bとを有する場合でも、いずれの組バッテリ14において地絡が発生したか否かを、推定することができる。
According to the second embodiment described above, the ground fault
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、鉄道車両用蓄電装置1は、組バッテリ14と、筐体11と、電気的接続部15と筐体11とを電気的に接続した接続線18と、電気的接続部15と筐体11との間の電圧に関する値を検出する電圧検出部17と、を持つ。これにより、蓄電装置1によれば、地絡を容易に検出することができる。
According to at least one embodiment described above, the railway vehicle
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…鉄道車両用蓄電装置、11…筐体、12P…正極側外部接続端子、12N…負極側外部接続端子、14、14A、14B…組バッテリ、140S…複数のバッテリモジュール、140…バッテリモジュール、15…電気的接続部、16A、16B…接地極、17…電圧検出部、18…接続線、20P…正極側接触器、20N…負極側接触器、30…コントローラ、31…電圧調整部、32…接触器制御部、40…情報処理部、41…地絡判定部、42…地絡場所推定部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数のバッテリモジュールを収容した筐体と、
前記複数のバッテリモジュールに含まれる2つのバッテリモジュールの間の電気的接続部と前記筐体とを電気的に接続した第1接続線と、
前記第1接続線に設けられ、前記電気的接続部と前記筐体との間の電圧に関する値を検出する第1検出部と、
を備える鉄道車両用蓄電装置。 A plurality of battery modules electrically connected in series;
A housing containing the plurality of battery modules;
A first connection line electrically connecting an electrical connection between two battery modules included in the plurality of battery modules and the housing;
A first detection unit that is provided in the first connection line and detects a value related to a voltage between the electrical connection unit and the housing;
A railway vehicle power storage device.
前記第1接続線は、前記第1検出部を介して、前記電気的接続部と、前記筐体のグラウンド部とを電気的に接続し、
前記第1検出部は、前記電気的接続部と前記筐体のグラウンド部との間の電圧に関する値を検出する、
請求項1に記載の鉄道車両用蓄電装置。 The housing has a ground part,
The first connection line electrically connects the electrical connection portion and the ground portion of the housing via the first detection unit,
The first detection unit detects a value related to a voltage between the electrical connection unit and a ground portion of the housing.
The railway vehicle power storage device according to claim 1.
請求項1又は請求項2に記載の鉄道車両用蓄電装置。 The voltage of the electrical connection detected by the first detection unit in the absence of a ground fault is in a predetermined voltage range.
The railway vehicle power storage device according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の鉄道車両用蓄電装置。 A determination unit for determining the presence or absence of a ground fault based on a value related to the voltage detected by the first detection unit;
The power storage device for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の鉄道車両用蓄電装置。 An estimation unit that estimates a location where a ground fault has occurred based on a value related to the voltage detected by the first detection unit and a voltage value of at least one battery module included in the plurality of battery modules;
The power storage device for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 4.
前記推定部は、前記調整部により前記複数のバッテリモジュールの電圧値が略同じに調整された後に、前記第1検出部により検出された電圧に関する値と、前記複数のバッテリモジュールに含まれる1のバッテリモジュールの電圧値とに基づき、地絡が生じた場所を推定する、
請求項5に記載の鉄道車両用蓄電装置。 An adjustment unit for adjusting the voltage values of the plurality of battery modules to be substantially the same;
The estimation unit includes a value relating to a voltage detected by the first detection unit after the voltage values of the plurality of battery modules are adjusted to be substantially the same by the adjustment unit, and one of the plurality of battery modules included in the estimation unit. Based on the voltage value of the battery module, estimate the location where the ground fault occurred,
The railway vehicle power storage device according to claim 5.
前記外部接続端子と前記複数のバッテリモジュールとの間に設けられた接触器と、
をさらに備え、
前記第1検出部は、前記接触器が開放された状態で前記電気的接続部と前記筐体との間の電圧に関する値を検出し、
前記推定部は、前記接触器が開放された状態で前記第1検出部により検出された電圧に関する値に基づき、地絡が生じた場所を推定する、
請求項5又は請求項6に記載の鉄道車両用蓄電装置。 An external connection terminal;
A contactor provided between the external connection terminal and the plurality of battery modules;
Further comprising
The first detection unit detects a value related to a voltage between the electrical connection unit and the housing in a state where the contactor is opened,
The estimation unit estimates a location where a ground fault has occurred based on a value related to a voltage detected by the first detection unit in a state where the contactor is opened.
The railway vehicle power storage device according to claim 5 or 6.
別の複数のバッテリモジュールを含むとともに、前記第1バッテリモジュールセットに対して電気的に並列に接続された第2バッテリモジュールセットと、
前記第2バッテリモジュールセットに含まれる2つのバッテリモジュールの間の電気的接続部と前記筐体とを電気的に接続した第2接続線と、
前記第2接続線に設けられ、前記第2バッテリモジュールセットに含まれる前記電気的接続部と前記筐体との間の電圧に関する値を検出する第2検出部と、
前記第1検出部により検出された電圧に関する値と、前記第2検出部により検出された電圧に関する値とに基づき、地絡が生じた場所を推定する推定部と、
をさらに備える請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の鉄道車両用蓄電装置。
A first battery module set including the plurality of battery modules;
A second battery module set including another plurality of battery modules and electrically connected in parallel to the first battery module set;
A second connection line electrically connecting the electrical connection between the two battery modules included in the second battery module set and the housing;
A second detection unit that is provided in the second connection line and detects a value related to a voltage between the electrical connection unit and the housing included in the second battery module set;
An estimation unit that estimates a location where a ground fault has occurred based on a value related to the voltage detected by the first detection unit and a value related to the voltage detected by the second detection unit;
The power storage device for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016238772A JP2018098839A (en) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Power storage device for railway vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016238772A JP2018098839A (en) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Power storage device for railway vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018098839A true JP2018098839A (en) | 2018-06-21 |
Family
ID=62634772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016238772A Pending JP2018098839A (en) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Power storage device for railway vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018098839A (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007149561A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Circuit and method for detecting electric leakage in battery pack |
JP2011087445A (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Fujitsu Ten Ltd | Controller and control method |
JP2011155829A (en) * | 2009-12-28 | 2011-08-11 | Sanyo Electric Co Ltd | Battery system and electric vehicle including the same |
WO2012090473A1 (en) * | 2010-12-29 | 2012-07-05 | 川崎重工業株式会社 | Battery module charging system |
JP2013134120A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Battery system |
US20130342214A1 (en) * | 2012-06-21 | 2013-12-26 | Via Technologies, Inc. | Battery management system |
-
2016
- 2016-12-08 JP JP2016238772A patent/JP2018098839A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007149561A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Circuit and method for detecting electric leakage in battery pack |
JP2011087445A (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Fujitsu Ten Ltd | Controller and control method |
JP2011155829A (en) * | 2009-12-28 | 2011-08-11 | Sanyo Electric Co Ltd | Battery system and electric vehicle including the same |
WO2012090473A1 (en) * | 2010-12-29 | 2012-07-05 | 川崎重工業株式会社 | Battery module charging system |
JP2013134120A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Battery system |
US20130342214A1 (en) * | 2012-06-21 | 2013-12-26 | Via Technologies, Inc. | Battery management system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5972972B2 (en) | DC power supply equipment | |
US9891262B2 (en) | Apparatus for insulating monitoring | |
JP6264231B2 (en) | Battery monitoring device | |
JP5369833B2 (en) | Electric vehicle charger and ground fault detection method | |
US20170059658A1 (en) | Electrical storage system | |
KR20140048980A (en) | Device for measuring an electric current | |
US9940185B2 (en) | Intelligent battery sensor for vehicle and method of storing data in sensor | |
US20140232413A1 (en) | Battery voltage detection device, assembled battery management system | |
JP2014020914A (en) | Leak detection device | |
US10205315B2 (en) | Fault detection system | |
CN107765073B (en) | Overcurrent detection device, power storage device, and current detection method | |
JP6539441B2 (en) | Detector for output current and ground fault resistance | |
JP2013219955A (en) | Power supply device | |
CN105703343B (en) | Shove demand limiter | |
WO2018092620A1 (en) | Battery monitoring device for vehicle-mounted battery | |
JP2016082667A (en) | Power supply unit and failure detection method | |
US11079439B2 (en) | Protection circuit for battery monitoring device, and battery monitoring device | |
JP2015215163A (en) | Electric leakage detection circuit, battery circuit board, and battery power supply device | |
US9239350B2 (en) | Methods and apparatus for determining abnormal conditions in vehicular electrical system | |
JP2016134962A (en) | Power storage system | |
WO2017183512A1 (en) | Switch device for in-vehicle power supply, and in-vehicle power supply system | |
JP5828396B2 (en) | DC power supply and its ground fault detection method | |
JP2018098839A (en) | Power storage device for railway vehicle | |
JP2008263763A (en) | Vehicle semiconductor relay diagnosing apparatus and method | |
US20190089173A1 (en) | Protection circuit for a charging apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20170913 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20170913 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191115 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200909 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200929 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210406 |