JP6158916B2 - 蓄電装置の異常検出回路およびそれを備えた蓄電装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る異常検出回路を備えた蓄電システムの構成を概略的に示す回路ブロック図である。図1を参照して、蓄電システム100は、交流電源71と、無停電電源装置(蓄電装置)5とを備える。無停電電源装置5は、たとえば常時インバータ給電方式の無停電電源装置である。無停電電源装置5は、コンバータ4と、蓄電部3と、インバータ17と、制御回路16と、スイッチ19と、報知部20とを備える。
スイッチ19は、コンバータ4およびインバータ17の接続点Pと蓄電部3との間に電気的に接続される。なお、スイッチ19は本発明に係る「遮断部」の一例である。本発明に係る「遮断部」は、遮断信号SHDNに応答して蓄電部3を接続点Pから切り離すものであればよい。本発明に係る「遮断部」は、たとえばコンタクタまたはブレーカなどによって実現されてもよい。あるいは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)またはサイリスタなどのパワーデバイスによって実現されてもよい。
図9は、本発明の実施の形態1の変形例に係る無停電電源装置の構成を概略的に示す回路ブロック図である。図9を参照して、本発明の実施の形態1の変形例に係る無停電電源装置51は、蓄電部3に代えて、蓄電部31を備える点において図2に示した無停電電源装置5と異なる。蓄電部31はキャパシタであり、たとえば電気二重層キャパシタ(コンデンサ)またはリチウムイオンキャパシタである。
上述したように、蓄電部では一般に、必要な容量を確保するために複数の蓄電モジュールが並列に接続される。実施の形態2では、複数の蓄電モジュールの各々に電圧検出部が設けられる。各蓄電モジュールでの中間対地電位を用いて、中間対地電位の基準範囲を補正することができる。
複数の蓄電モジュールが設けられる場合には、複数の蓄電モジュールでの中間対地電位同士を比較してもよい。本発明の実施の形態3に係る無停電電源装置の構成は、図11に示した実施の形態2に係る無停電電源装置52の構成と同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。
中間対地電位が最頻値Vmodeと等しい蓄電モジュール2a,2bについて、制御回路16はそれらの蓄電モジュールが正常と判断する。一方、最頻値と異なる中間対地電位VMcを示す蓄電モジュール2cについて、制御回路16は、最頻値Vmodeと中間対地電位VMcとの差分値ΔVMを生成する。その差分値ΔVMに基づいて、制御回路16は、蓄電モジュール2cが正常か否かを判断する。より具体的には、差分値ΔVMの絶対値が所定の基準値以上の場合、制御回路16は、蓄電モジュール2cに異常が生じたと判定する。一方、差分値ΔVMの絶対値が基準値未満の場合、制御回路16は、蓄電モジュール2cが正常と判定する。
Claims (9)
- 蓄電装置の異常を検出する異常検出回路であって、
前記蓄電装置は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、絶対値が互いに等しい正電位および負電位を出力するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力を蓄える蓄電部と、
前記コンバータからの直流電力および前記蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷に供給可能に構成されたインバータとを備え、
前記蓄電部は、
前記コンバータから前記正電位および前記負電位をそれぞれ受ける正極端子および負極端子と、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続された蓄電モジュールとを含み、
前記蓄電モジュールは、前記正極端子と前記負極端子との間に直列に接続された複数のセルを有し、
前記異常検出回路は、
前記複数のセルのうちの前記正極端子と前記負極端子との中間に位置する2つのセル間のノードである中間ノードの電位を、接地電位を基準として検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路からの検出値が、前記接地電位よりも大きい上限値と、前記接地電位よりも小さい下限値とにより規定された所定の基準範囲外である場合に、前記蓄電モジュールを前記異常と判断する制御回路とを備え、
前記検出値が前記上限値を上回った場合、前記制御回路は、前記異常の発生箇所を、前記負極端子と前記中間ノードとの間の箇所と特定し、
前記検出値が前記下限値を下回った場合、前記制御回路は、前記異常の発生箇所を、前記正極端子と前記中間ノードとの間の箇所と特定する、異常検出回路。 - 蓄電装置の異常を検出する異常検出回路であって、
前記蓄電装置は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、絶対値が互いに等しい正電位および負電位を出力するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力を蓄える蓄電部と、
前記コンバータからの直流電力および前記蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷に供給可能に構成されたインバータとを備え、
前記蓄電部は、
前記コンバータから前記正電位および前記負電位をそれぞれ受ける正極端子および負極端子と、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続された蓄電モジュールとを含み、
前記蓄電モジュールは、並列に接続された第1〜第n(nは3以上の自然数)のモジュールを有し、
前記第1〜第nのモジュールの各々は、前記正極端子と前記負極端子との間に直列に接続された複数のセルを有し、
前記異常検出回路は、
前記第1〜第nのモジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記複数のセルのうちの前記正極端子と前記負極端子との中間に位置する2つのセル間のノードである中間ノードの電位を、接地電位を基準として検出する第1〜第nの電圧検出部と、
前記第1〜第nの電圧検出部からの検出値が、前記接地電位よりも大きい上限値と、前記接地電位よりも小さい下限値とにより規定された所定の基準範囲外である場合に、前記蓄電モジュールを前記異常と判断する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記第1〜第nの電圧検出部それぞれからの第1〜第nの検出値の最頻値を求め、前記最頻値に基づいて前記上限値および前記下限値を補正する、異常検出回路。 - 蓄電装置の異常を検出する異常検出回路であって、
前記蓄電装置は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、絶対値が互いに等しい正電位および負電位を出力するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力を蓄える蓄電部と、
前記コンバータからの直流電力および前記蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷に供給可能に構成されたインバータとを備え、
前記蓄電部は、
前記コンバータから前記正電位および前記負電位をそれぞれ受ける正極端子および負極端子と、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続された蓄電モジュールとを含み、
前記蓄電モジュールは、並列に接続された第1〜第n(nは2以上の自然数)のモジュールを有し、
前記第1〜第nのモジュールの各々は、前記正極端子と前記負極端子との間に直列に接続された複数のセルを有し、
前記異常検出回路は、
前記第1〜第nのモジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記複数のセルのうちの前記正極端子と前記負極端子との中間に位置する2つのセル間のノードである中間ノードの電位を、接地電位を基準として検出する第1〜第nの電圧検出部と、
前記第1〜第nの電圧検出部それぞれからの第1〜第nの検出値の差分値を演算して、前記差分値の絶対値が所定の基準値を上回った場合に、前記蓄電モジュールを異常と判断する制御回路とを備える、異常検出回路。 - 蓄電装置の異常を検出する異常検出回路であって、
前記蓄電装置は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、絶対値が互いに等しい正電位および負電位を出力するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力を蓄える蓄電部と、
前記コンバータからの直流電力および前記蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷に供給可能に構成されたインバータとを備え、
前記蓄電部は、
前記コンバータから前記正電位および前記負電位をそれぞれ受ける正極端子および負極端子と、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続された蓄電モジュールとを含み、
前記蓄電モジュールは、並列に接続された第1〜第n(nは3以上の自然数)のモジュールを有し、
前記第1〜第nのモジュールの各々は、前記正極端子と前記負極端子との間に直列に接続された複数のセルを有し、
前記異常検出回路は、
前記第1〜第nのモジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記複数のセルのうちの前記正極端子と前記負極端子との中間に位置する2つのセル間のノードである中間ノードの電位を、接地電位を基準として検出する第1〜第nの電圧検出部と、
前記第1〜第nの電圧検出部それぞれからの第1〜第nの検出値の最頻値を求め、前記第1〜第nの検出値と前記最頻値との第1〜第nの差分値をそれぞれ演算して、前記第1〜第nの差分値の絶対値のうちの少なくとも1つが所定の基準値を上回った場合に、前記蓄電モジュールを前記異常と判断する制御回路とを備える、異常検出回路。 - 前記異常は、前記複数のセルのうちのいずれかのセルでの地絡故障およびセルの内部抵抗値の増加のうちの少なくとも一方である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の異常検出回路。
- 前記コンバータと、
前記蓄電部と、
前記インバータと、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の異常検出回路とを備える、蓄電装置。 - 前記蓄電装置は、前記コンバータおよび前記インバータの接続点と前記蓄電部との間に設けられ、遮断信号に応答して、導通状態から非導通状態へと移行する遮断部をさらに備え、
前記制御回路は、前記蓄電モジュールを前記異常と判断した場合に、前記遮断信号を前記遮断部に出力する、請求項6に記載の蓄電装置。 - 前記蓄電装置は、使用者に異常を報知する報知部をさらに備え、
前記制御回路は、前記蓄電モジュールを前記異常と判断した場合に、前記異常を報知するように前記報知部を制御する、請求項6に記載の蓄電装置。 - 前記蓄電部は、蓄電池およびキャパシタのうちのいずれかである、請求項6に記載の蓄電装置。
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