JPWO2007116530A1 - 電力貯蔵システム - Google Patents

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Abstract

【課題】電力貯蔵システムの実用に際して重要且つ必要不可欠となる起動、運転、停止を確実に行えると共に、各種の異常に適切に対処し得る電力貯蔵システムを提供する。【解決手段】直流電源からの直流電力をDCDCコンバータ部により所定の電圧、電流に調整して電力貯蔵部に貯蔵する電力貯蔵システムにおいて、DCDCコンバータ部の直流電力供給源側(一次側)に一次側電流検出部と、一次側電圧検出部と、一次側スイッチ部と、一次側フィルタ部とを配置すると共に、DCDCコンバータ部の電力貯蔵部側(二次側)に二次側フィルタ部、二次側スイッチ部、二次側電圧検出部、二次側電流検出部を配置し、外部からの運転指令と、一次側電流検出部、一次側電圧検出部等の各部から得られた信号とが入力されるシステム制御部により、少なくとも一次側スイッチ部、DCDCコンバータ部、二次側スイッチ部のオン、オフ制御を行うようにした。

Description

本発明は、直流電力を貯蔵し、充放電させる電力貯蔵システムに関するものであり、例えば電気車等に適用可能である。
近年、電気車に搭載されている駆動制御インバータや、地上の変電所等に設置される電源設備等に二次電池・電気二重層キャパシタ等の電力貯蔵デバイスを応用した電力貯蔵システムを組み合わせることで、車両のブレーキ時に発生する余剰回生電力を電力貯蔵デバイスに貯蔵し、車両加速時や架線電圧低下時に貯蔵した電力を使用する構成とすることで、車両の持つ運動エネルギーを有効利用できることが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2)。
特開2003−199354 特開2005−206111
電力貯蔵システムの実用に際しては、電力貯蔵システムを構成する各部を配置位置を含めてどのように構成するのか、前記各部をどのような条件でどのように連携させてどのように動作させるのか、システムに異常が発生した場合にどのようにそれを検出するのか、検出した結果、各部をどのように動作させるのかは、安定に安全に電力貯蔵システムを利用する上で重要且つ必要不可欠な技術である。
しかしながら、電力貯蔵システムの応用開発は近年始まったばかりであり、特許文献1、特許文献2にも、電力貯蔵システムの構成と動作の概略が説明されているが、電力貯蔵システムを起動、運転、停止する場合の具体的な動作方法、異常検出方法や異常を検出した場合の動作方法は示されていない。
本発明は、上記のような状況に鑑み、電力貯蔵システムの実用に際して重要且つ必要不可欠となる起動、運転、停止を確実に行えると共に、各種の異常に適切に対処し得る電鉄システム等への適用に最適な電力貯蔵システムを提供することを目的とするものである。
本発明は、直流電源からの直流電力をDCDCコンバータ部により所定の電圧、電流に調整して電力貯蔵部に貯蔵する電力貯蔵システムにおいて、前記DCDCコンバータ部の前記直流電力供給源側(一次側)に主回路の電流を検出する一次側電流検出部と、主回路の電圧を検出する一次側電圧検出部と、主回路の開閉を行う一次側スイッチ部と、主回路の高調波を抑制する一次側フィルタ部とを配置すると共に、前記DCDCコンバータ部の前記電力貯蔵部側(二次側)に主回路の高調波を抑制する二次側フィルタ部、主回路の開閉を行う二次側スイッチ部、主回路の電圧を検出する二次側電圧検出部、主回路の電流を検出する二次側電流検出部を配置し、外部からの運転指令と、前記一次側電流検出部、一次側電圧検出部、一次側スイッチ部、一次側フィルタ部、DCDCコンバータ部、二次側フィルタ部、二次側スイッチ部、二次側電圧検出部、二次側電流検出部、及び電力貯蔵部から得られた信号とが入力されるシステム制御部により、少なくとも前記一次側スイッチ部、DCDCコンバータ部、二次側スイッチ部のオン、オフ制御を行うようにした
ものである。
本発明によれば、電鉄システム等に最適なシステム構成を有し、かつその起動、運転、停止を確実に行えると共に、各種の異常に適切に対処し得る電力貯蔵システムを実現することができる。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1の電力貯蔵システムの構成例を示す図である。
図1に示すように、直流電源1(1)に電力貯蔵システム200(1)が接続された構成としており、電力貯蔵システム200(1)は、電流遮断手段を有する遮断部8、遮断部8の後段に位置し一次側主回路の電流を検出する一次側電流検出部10、一次側電流検出部10の後段に位置し一次側主回路の電圧を検出する一次側電圧検出部20、一次側電圧検出部20の後段に位置し一次側主回路を開閉する一次側スイッチ部30(1)、一次側スイッチ部30(1)の後段に位置し一次側主回路の高調波を抑制する一次側フィルタ部40(1)、一次側フィルタ部40(1)の後段に位置するDCDCコンバータ部50(1)、DCDCコンバータ部50(1)の二次側に位置し、二次側主回路の高調波を抑制する二次側フィルタ部60(1)、一次側フィルタ部40(1)の正側、負側と二次側フィルタ部60(1)の正側に接続される放電回路部45(1)、二次側フィルタ部60(1)の後段に位置し二次側主回路を開閉する二次側スイッチ部70(1)、二次側スイッチ部70(1)の後段に位置し二次側主回路の電圧を検出する二次側電圧検出部80、二次側電圧検出部80の後段に位置し二次側主回路の電流を検出する二次側電流検出部90、二次側電流検出部90の後段に位置する保護装置部100、保護装置部100の後段に位置する電力貯蔵部110と、これらを制御するシステム制御部120(1)から構成される。
システム制御部120(1)は遮断部8に投入指令S0を出力し、一次側スイッチ部30(1)に投入指令S1〜S2を出力し、DCDCコンバータ部50(1)に運転指令S3を出力し、放電回路部45(1)に放電指令S4を出力し、二次側スイッチ部70(1)に投入指令S5〜S7を出力する構成としている。
また、システム制御部120(1)は、遮断部8から補助接点信号F0を入力され、一次側電流検出部10から一次側電流I1、一次側差電流I2を入力され、一次側電圧検出部20から一次側電圧V1を入力され、一次側スイッチ部30(1)から補助接点信号F1、F2を入力され、一次側フィルタ部40(1)から一次側コンデンサ電圧V2を入力され、DCDCコンバータ部50(1)から状態信号F3を入力され、放電回路部45(1)から状態信号F4を入力され、二次側フィルタ部60(1)から二次側コンデンサ電圧V3を入力され、二次側スイッチ部70(1)から補助接点信号F5〜F7を入力され、二次側電圧検出部80から二次側電圧V4を入力され、二次側電流検出部90から二次側正側電流I3、二次側差電流I4、二次側負側電流I5を入力され、保護装置部100から補助接点信号F8、F9を入力され、電力貯蔵部110から状態信号F10を入力される構成としている。
システム制御部120(1)には、外部より運転指令C1が入力される。
前記の各部は、外部より、前記一次側スイッチ部や二次側スイッチ部に内蔵されるスイッチを駆動したり、前記DCDCコンバータ、前記放電回路を動作させたり、前記システム制御部や以下に説明するコンバータ制御部に内蔵されるコンピュータを動作させる等のための制御電源(図示しない)が供給される構成である。
図2は本発明の実施の形態1の直流電源1(1)の構成例を示す図である。
図2に示すとおり、直流電源1(1)は、直流電圧源1a、架線1b、集電装置1c、レール1iからなる回路の集電装置1cとレール1i間の電圧である。
図3は本発明の実施の形態1の遮断部8の構成例を示す図である。
図3に示すとおり、スイッチ8aで構成される。
このスイッチ8aは、過電流が流れた場合、外部からの指令がなくとも自動的に回路を遮断する機能を有したスイッチ(所謂ブレーカー)である。
図4は本発明の実施の形態1の一次側電流検出部10の構成例を示す図である。
一次側電流I1を検出する電流検出器11、正側と負側の差電流I2を検出する電流検出器12で構成される。
両電流検出器とも、たとえば、電流検出器を貫通する電流により発生する磁束を電流値に換算することにより電流を検出する構成であるがこれに限らない。
電流検出器12には、正側配線と負側配線が互いの電流方向が逆となる方向で貫通される。回路正常時は正側電流と負側電流とは大きさが同じで向きが異なる関係であるので、正側電流と負側電流により生じる磁束の和はゼロとなり、電流検出器12で検出される電流はゼロとなる。しかし、配線の絶縁劣化等により漏れ電流が発生すると、電流の一部が配線以外の例えば金属製の装置筐体を流れることになるので、正側電流と負側電流の大きさが異なる状態となり、電流検出器12を貫通する正側電流と負側電流により生じる磁束の和はゼロでなくなるので電流検出器12の出力I2はゼロでなくなる。
システム制御部120(1)で一次側差電流I2を監視することで、この漏れ電流を検出できる構成としている。
漏れ電流が生じている状態は、配線の絶縁劣化等が原因であるので、早急に修復しないと短絡や地絡に発展する可能性があるが、微小な漏れ電流が生じている段階でこれを検出し、システム制御部120(1)に入力し、以下に説明する適切な措置と講ずることで、短絡や地絡を未然に回避することが可能となる。
電流検出器11、12で検出された一次側電流I1、一次側差電流I2は、システム制御部120(1)へ出力される。
なお、一次側電流検出部10は、遮断部8の直後(一次側電圧検出部20の前段)に配置することで、直流電源1(1)からみた回路の上流での差電流を検出することが可能となり、直流電源1(1)の電圧により生じる漏れ電流を検出できる回路の範囲を最大とできる。
図5は本発明の実施の形態1の一次側電圧検出部20の構成例を示す図である。
図5に示すとおり、一次側電圧検出部20は、正側と負側の間の電圧を検出する電圧検出器21で構成されている。検出された一次側電圧V1はシステム制御部120(1)に出力される。
図6は本発明の実施の形態1の一次側スイッチ部30(1)の構成例を示す図である。
図6に示すとおり、一次側スイッチ部30(1)は正側に直列に配置されたスイッチ31aと、スイッチ31aに並列に配置されたスイッチ31bと充電抵抗32の直列回路から構成される。スイッチ31a、31bにはそれぞれ投入信号S1、S2が入力され、スイッチ31a、31bから補助接点信号F1,F2(以下に説明する)がシステム制御部120(1)に入力される。
図7は本発明の実施の形態1のスイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの構成例を示す図である。なお、スイッチ71a〜71cに関しては追って説明する。
図7に示すとおり、主回路を開閉する主接点31a1、主接点31a1を駆動する投入コイル31a3、主接点31a1に機械的に接続され、主接点31a1が投入されると連動して閉じ、開放されると連動して開く補助接点31a2から構成される。
投入コイル31a3はシステム制御部120(1)から入力される投入指令S0〜S2,S5〜S7に応じてオン、オフされる電磁コイルであり、このコイルの駆動力の有無で主接点31a1を投入、開放する。
補助接点31a2により検出された、主接点31a1の動作を示す補助接点信号F0〜F2、F5〜F7は、システム制御部120(1)へ出力される。
なお、以上の説明ではスイッチ8a、31a、31b、71a〜71cは機械式のスイッチとしているが、回路の開閉とその動作確認が行える構成であればこれに限らず、例えば半導体式の無接点式スイッチでもよい。
また、補助接点31a2は主接点31a1が投入されると連動して閉じ、開放されると連動して開く構成としているが、この逆に主接点31a1が投入されると連動して開き、開放されると連動して閉じる構成としてもよい。
このように、主接点に連動する補助接点の信号をシステム制御部120(1)へ入力することで、以下に説明するとおり、システム制御部にてスイッチの動作を確実に把握することが可能となり、確実な起動、運転、停止ステップを構築でき、またスイッチの異常を検出することも可能となる。
図8は本発明の実施の形態1の一次側フィルタ部40(1)の構成例を示す図である。
図8に示すように、リアクトル41の後段には電圧検出器42が接続されている。電圧検出器42で検出された一次側コンデンサ電圧V2は、システム制御部120(1)へ出力される。
電圧検出器42の後段にはノイズフィルタ44が接続され、ノイズフィルタ44の後段には一次側コンデンサ43が接続される。
ノイズフィルタ44は、正側の配線と負側の配線を同方向に流れるノイズ成分(コモンモードノイズ)に対してインピーダンスを発生させて、外部へのノイズの流出を抑制するものであり、たとえばフェライトやアモルファスを材料としたリング状のコア材の中心を正側の配線と負側の配線を互いの電流方向が逆になる向きにして一括して貫通させることで実現できる。
さらにインピーダンスを増すにはコア材に正側の配線と負側の配線を同方向に複数回ターンさせる構造とすることが好ましい。
このノイズフィルタ44は、一次側コンデンサ43の前段で、且つ一次側コンデンサ43の近くに設けるのが好ましい。
このようにノイズフィルタ44を設置する事で、外部へのノイズ流出の少ない電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
また、一次側コンデンサ43に、高周波特性の良いコンデンサを2つ直列に接続して構成した回路(図示しない)を並列に接続し、直列接続の中間点を筐体に接地することでもコモンモードノイズの流出を抑制することが可能となる。これをノイズフィルタ44と併用すると、一層コモンモードノイズの流出を抑制する効果を増すことが可能となる。
なお、電圧検出器42をノイズフィルタ44の後段に接続した場合、ノイズフィルタ44は、一次側コンデンサ43の後段に並列に接続される追って説明するDCDCコンバータ部50(1)から発生するコモンモードノイズ電流に対してインピーダンスとして作用するので、コモンモードノイズ電流が、相対的にインピーダンスが小さくなる電圧検出器42を介してシステム制御部120(1)に流れ込み、システム制御部120(1)の誤作動を招く場合がある。電圧検出器42をノイズフィルタ44の前段に接続することで、DCDCコンバータ50(1)から発生するコモンモードノイズ電流が電圧検出器42を介してシステム制御部120(1)に流れ込み、誤作動を招くことを回避することが可能となる。
図9は本発明の実施の形態1のDCDCコンバータ部50(1)の構成例を示す図である。
図9に示すとおり、DCDCコンバータ部50(1)はコンバータ回路51aとコンバータ制御部52aからなり、システム制御部120(1)からコンバータ制御部51aへ運転指令S3が入力され、コンバータ制御部52aからシステム制御部120(1)に状態信号F3が出力される。
図10は、コンバータ回路51aの構成例を示す図である。
図10に示すとおり、4つのスイッチング素子51a1〜51a4、結合リアクトル51a5から構成される双方向昇降圧形DCDCコンバータ回路で構成されている。本回路は、コンバータ回路の一次側電圧(図の左側端子)と二次側電圧(図の右側端子)の大小関係に関係なく、双方向に電力フロー制御が可能な回路である。
これにより、電力貯蔵部110の電圧を直流電源1aの電圧よりも高く設定することが可能となり、DCDCコンバータ部50(1)以降の回路の電流を低減することが可能となり、これにより構成部品が小型化できるので、小型軽量な電力貯蔵システムが得られる。
図9と図10に示すとおり、コンバータ制御部52aにはシステム制御部120(1)よりDCDCコンバータの運転、停止、制御モード、一次側〜二次側間に流す電力、結合リアクトル電流ILP(あるいはILN)、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)、一次側コンデンサ電圧V2、二次側コンデンサ電圧V3の指令値(目標値)を含む運転指令S3が入力され、コンバータ制御部52aからシステム制御部120(1)へDCDCコンバータ50(1)の状態信号F3が入力される構成となっている。
状態信号F3は、DCDCコンバータ50(1)の各部電圧、電流、温度、スイッチング素子のオンオフ状態、故障状態を含む状態信号である。前記運転指令S3に基づき、コンバータ制御部52aは、コンバータ回路51aのスイッチング素子51a1〜51a4をPWM制御する。
図11は本発明の実施の形態1の放電回路部45(1)の構成例を示す図である。
図11に示すとおり、一次側フィルタ部40(1)の後段の正側から引き込まれた配線に一次側ダイオード46aを接続し、二次側フィルタ部60(1)の前段の正側から引き込まれた配線に二次側ダイオード46bを接続し、両方のダイオードのカソード側を突合せ、突合せ点に放電用素子46c、放電抵抗46eを直列に接続した回路の正側を接続し、負側を負側配線へ接続する構成である。
放電用素子46cは、放電用素子駆動回路46dでオンオフ制御される。放電用素子駆動回路46dには、システム制御部120(1)より放電用素子46cのオンオフ指令を含む放電指令S4が入力され、放電用素子駆動回路46dから、システム制御部120(1)へ放電用素子46cの動作状態を含む状態信号F4が入力される構成となっている。
このように、一次側ダイオード46aと二次側ダイオード46bをつき合わせる構成により、一次側コンデンサ43と二次側コンデンサ63の電荷を一つの放電用素子46cで放電させることが可能となるので、小型軽量な放電回路部が得られる。
図12は本発明の実施の形態1の二次側フィルタ部60(1)の構成例を示す図である。
図12に示すとおり、二次側コンデンサ63の後段にノイズフィルタ64が接続され、その後段に二次側コンデンサ電圧V3を検出する電圧検出器62が接続されている。電圧検出器62で検出された信号V3は、システム制御部120へ出力される。電圧検出器62の後段にはリアクトル61が接続される。
ノイズフィルタ64の構成は前記ノイズフィルタ44と同じであるので割愛する。
このノイズフィルタ64は、二次側コンデンサ63の後段で、且つ二次側コンデンサ63の近くに設けるのが好ましい。
また、二次側コンデンサ63に、高周波特性の良いコンデンサを2つ直列に接続して構成した回路(図示しない)を並列に接続し、直列接続の中間点を筐体に接地することでもコモンモードノイズの流出を抑制することが可能となる。これをノイズフィルタ64と併用すると、一層コモンモードノイズの流出を抑制する効果を増すことが可能となる。
リアクトル61は、前記DCDCコンバータ部50(1)で発生するリプル電流を低減するために設けられている。
なお、電圧検出器62をノイズフィルタ64の前段に接続した場合、ノイズフィルタ64は、コンデンサ63に並列に接続される前記DCDCコンバータ50(1)から発生するコモンモードノイズ電流に対してインピーダンスとして作用するので、コモンモードノイズ電流が、相対的にインピーダンスが小さくなる電圧検出器62を介してシステム制御部120(1)に流れ込み、システム制御部120(1)の誤作動を招く場合がある。電圧検出器62をノイズフィルタ64の後段に接続することで、DCDCコンバータ50(1)から発生するコモンモードノイズ電流が電圧検出器62を介してシステム制御部120(1)に流れ込み、誤作動を招くことを回避することが可能となる。
図13は本発明の実施の形態1の二次側スイッチ部70(1)の構成例を示す図である。
図13に示すように、一次側スイッチ部70(1)は正側に直列に配置されたスイッチ71aと、これに並列に接続されたスイッチ71bと充電抵抗72からなる直列回路と、負側に直列に配置されたスイッチ71cから構成される。
スイッチ71a〜71cには、それぞれシステム制御部120(1)から投入信号S5〜S7が入力され、スイッチ71a〜71cからその動作を示す補助接点信号F5〜F7がシステム制御部120(1)に入力される構成となっている。
スイッチ71a〜71cの内部の構成は図7に示すものと同様であるので説明は省略する。
なお、スイッチ71a〜71cは機械式のスイッチとして示しているが、回路の開閉とその動作確認が行える構成であればこれに限らず、例えば半導体式の無接点式スイッチでもよい。
図14は本発明の実施の形態1の二次側電圧検出部80の構成例を示す図である。
図14に示すように、二次側電圧検出部80は、二次側電圧V4を検出する電圧検出器81で構成されている。検出された信号V4はシステム制御部120(1)へ出力されるよう構成されている。
図15は本発明の実施の形態1の二次側電流検出部90の構成例を示す図である。
図15に示すように、正側の二次側電流I3を検出する電流検出器91、正側と負側の差電流I4を検出する電流検出器92、負側の二次側電流I5を検出する電流検出器93で構成される。
いずれの電流検出器とも、たとえば、電流検出器を貫通する電流により発生する磁束を電流値に換算することにより動作する。
電流検出器92は回路の絶縁劣化等による漏れ電流を検出するためのものであり、その詳細は、前記電流検出器12と同様であるので説明は割愛する。
なお、二次側電流検出部90は、保護装置部100の直前(二次側電圧検出部80の後段)に配置することで、電力貯蔵部110の至近での差電流を検出することが可能となり、電力貯蔵部110から見た回路の上流にて差電流を検出することが可能となり、電力貯蔵部110の電圧により生じる漏れ電流を検出できる回路の範囲を最大とできる。
電流検出器91〜93で検出された二次側正側電流I3,二次側差電流I4,二次側負側電流I5は、システム制御部120(1)へ出力されるよう構成されている。
なお、電流検出器92を省略し、電流検出器91、92の信号I3,I5のみをシステム制御部120(1)へ入力し、両信号の差を演算してこれを評価することでも同様の効果が得られる。
図16は本発明の実施の形態1の保護装置部100の構成例を示す図である。
図16に示すように、正側ヒューズ101a、負側ヒューズ101bからなり、過電流が流れると溶断して回路を開放する機能を有する。それぞれにヒューズが溶断した場合に接点を閉じることで溶断を検出する補助接点102a、102bを有している。
補助接点102a、102bの状態を示す補助接点信号F8、F9は、システム制御部120(1)へ出力する構成としている。
なお、ヒューズ101a、101bが溶断した場合に接点を開くことで溶断を検出する構成でも良く、補助接点は、機械的な接点でなくとも、電子回路で構成された検出回路で代用しても良い。
また、ヒューズの代わりに、過電流が流れた場合に外部からの指令がなくとも自動的に回路を遮断する機能を有したスイッチ(所謂ブレーカー)でもよい。
正側の他、負側にもヒューズを設けることで、例えばヒューズ101bの前段の負側配線と電力貯蔵部110内のセル111同士の接続点が短絡した場合等においても、回路を遮断することが可能となり、より保護機能に優れた電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
図17は本発明の実施の形態1の電力貯蔵部110の構成例を示す図である。
図17に示すように、電気二重層キャパシタ、あるいは二次電池で構成されるセル111を複数直並列にして電力貯蔵部の端子間に必要な電圧、容量が得られるように構成される。
セル111、または電力貯蔵部110の各部電圧、電流、蓄積電力量、温度、圧力等の情報は、電力貯蔵部モニタ112により収集され、状態信号F10としてシステム制御部120(1)へ出力される構成となっている。
次に、実施の形態1に示した構成における電力貯蔵システム200(1)の起動から定常運転を経て停止に至るまでの動作ステップを説明する。
なお、本電力貯蔵システムの起動方法として、直流電源1aから一次側コンデンサ43、あるいは二次側コンデンサ63を充電し、起動して運転する場合(以下、この起動方法を一次側起動と記す)と、電力貯蔵部110に蓄積されているエネルギーを使用して一次側コンデンサ43、あるいは二次側コンデンサ63を充電し、起動して運転する場合(以下、この起動方法を二次側起動と記す)が考えられる。
以下では最初に一次側起動の場合の動作ステップ、次いで二次側起動の場合における動作ステップを説明する。
一次側起動の場合:
(ステップ1A−1)
システム制御部120(1)の制御電源が投入され、起動指令を含む運転指令C1が外部より入力されると、スイッチ8aの投入指令S0を出力し、スイッチ8aのコイル31a3を励磁し、主接点31a1を投入する。
投入指令S0がオンで、且つスイッチ8aの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F0がオンになった状態がある時間継続した段階で、システム制御部120(1)は正常にスイッチ8aが投入できたと認識する。
(ステップ2A−1)
システム制御部120(1)は、スイッチ8aの正常投入を認識した後、電圧検出器21で検出された一次側電圧V1が設定値以上になった状態がある時間継続した場合、投入指令S2を出力し、スイッチ31bのコイル31a3を励磁し、主接点31a1を投入する。これにより一次側コンデンサ43は充電抵抗32を介して充電される。
システム制御部120(1)は、投入指令S2がオンであり、且つスイッチ31bの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F2がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ31bが正常に投入できたと認識し、この後、一定時間経過後、あるいは一次側電圧V1と一次側コンデンサ電圧V2との差が設定値以下になり、且つ一定時間経過後、一次側コンデンサ43の充電が完了したと判断し、投入指令S1を出力する。これによりスイッチ31aのコイル31a3を励磁し、主接点31a1が投入される。
システム制御部120(1)はスイッチ31aの補助接点21a2が確実に閉じて補助接点信号F1がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ31aが正常に投入できたと認識する。
(ステップ3A−1)
システム制御部120(1)は、スイッチ31aが正常に投入されたことを確認すると、コンバータ制御部52aに対して、運転指令S3を出力する。このとき、S3は、DCDCコンバータ50(1)を二次側コンデンサ63を充電するために初期充電モードで運転させる指令と、二次側コンデンサ電圧V3と二次側電圧V4と含む信号である。コンバータ制御部52aは、この運転指令S3を受信すると、コンバータ回路51aを、二次側コンデンサ電圧V3が二次側電圧V4と等しくなるように制御し、コンバータの一次側から二次側へ必要な電力を流して二次側コンデンサ63を充電する。
なお、このとき急激な充電で二次側コンデンサ63等を破損しないように、コンバータ制御部52aは一次側から二次側へ流れる電流を設定された値に制限するようにコンバータ回路51aを電流制御しながら、二次側コンデンサ63を充電する構成としている。
システム制御部120(1)は、二次側コンデンサ電圧V3と二次側電圧V4との差が設定値以内となり、さらに設定された時間が経過後、二次側コンデンサ63の充電が完了したと判断する。
(ステップ4A−1)
システム制御部120(1)は、二次側コンデンサ63の充電が完了したと判断すると、スイッチ71a、71cを投入する投入指令S5、S7をオンする。これによりスイッチ71a、71cのそれぞれの投入コイル31a3が駆動され、主接点31a1が投入される。これにより主接点31a1に連動した補助接点31a2が閉じ、それぞれの補助接点31a2の状態を示す補助接点信号F5,F7がシステム制御部120(1)へ出力される。
システム制御部120(1)は、投入指令S5、S7がオンで、且つスイッチ71a、71cの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F5、F7がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ71a、71cの投入が正常に完了したと認識する。
なお、スイッチ71a、71cは同時に投入しても良いし、順次投入しても良い。順次投入することで投入に要するピーク電力を低減でき、また最後に投入するスイッチのみを電流の開閉が可能なスイッチとすることが可能となる。一般に電流の開閉が可能なスイッチは大型となるが、この使用個数が減らせるので小型軽量な電力貯蔵システムが得られる。
(ステップ5A−1)
システム制御部120(1)は、スイッチ71a、71cの投入が正常に完了したと判断すると、コンバータ制御部52aに対して、結合リアクトル51a5の電流ILP(あるいは負側のILN)をゼロに維持して運転するよう運転指令S3を出力する。
これによりコンバータ制御部52aはコンバータ回路51aを結合リアクトル51a5の電流IL(あるいは負側のILN)がゼロとなるよう制御する。
なお、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)がゼロとなるよう制御しても良いし、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)がゼロとなるよう制御しても良いし、電流検出器11で検出される一次側電流I1、電流検出器91で検出される二次側正側電流I3がゼロをなるように制御しても良い。また、電流検出器91の代わりに電流検出器93の検出値である二次側負側電流I5がゼロになるように運転しても良い。
システム制御部120(1)は、前記制御対象の電流の検出値が設定値以下である状態が一定時間継続した場合、コンバータ制御部52aが正常であると判断する。
(ステップ6A−1)
システム制御部120(1)は、コンバータ制御部52aが正常であると判断した後、コンバータ制御部52aに電流指令I*あるいは電力指令P*を含んだ運転指令S3を入力する。
これによりコンバータ制御部52aは、その電流、あるいは一次側と二次側との間の電力を指令に一致するように制御する。
なお、前記制御対象の電流は結合リアクトル51a5の電流ILP(あるいは負側のILN)、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)のうち何れか一つである。
また、システム制御部120(1)からコンバータ制御部52aに電圧指令V*を含んだ運転指令S3を入力してもよく、この場合はコンバータ制御部52aは、一次側コンデンサ電圧V2、あるいは二次側コンデンサ電圧V3のうち何れか指示された側の電圧を電圧指令V*に一致するようにコンバータ回路51aを制御する。
(ステップ7A−1)
システム制御部120(1)は、停止指令を含む運転指令C1が外部より入力されると、コンバータ制御部52aにコンバータの電流を徐々に絞ってゼロとするように運転指令S3を入力する。
コンバータ制御部52aは、コンバータ回路51aを電流を徐々に絞って最終的にゼロとするよう制御する。
電流をゼロに絞るまでの時間は、任意に設定できるものとする。
電流が設定値以下になった状態がある時間継続すると、システム制御部120(1)は、DCDCコンバータ50(1)を停止させるように運転指令S3を入力し、コンバータ制御部52aはスイッチング素子51a1〜51a4をオフし、これを状態信号F3に出力する。
システム制御部120(1)は状態信号F3を確認し、DCDCコンバータ50(1)が正常に停止したことを確認する。
なお、前記制御対象の電流は、結合リアクトル51a5の電流ILP(あるいは負側のILN)、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)のうち何れか一つである。
このように、電流をゼロまで絞ってからスイッチング素子51a1〜51a4をオフすることにより、一次側コンデンサ電圧V2、あるいは二次側コンデンサ電圧V3が急変して、過電圧等となることを防止することができる。
(ステップ8A−1)
システム制御部120(1)は、DCDCコンバータ50(1)が正常に停止したことを確認すると、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cを開放させるために投入指令S0、S1、S2、S5〜S7をオフする。
システム制御部120(1)は、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cのそれぞれの補助接点31a2の状態を示す補助接点信号F0〜F2,F5〜F7を確認し、確実にオフされていることが確認されると、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cが正常に開放されたと判断する。
このように、DCDCコンバータ50(1)の停止を確認してスイッチ8a、31a、31b、71a〜71cを開放させることで、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cを無電流で開放することが可能となり、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの主接点の電気的磨耗を回避できる。
二次側起動の場合:
(ステップ1B−1)
システム制御部120(1)の制御電源が投入され、起動指令を含む指令C1が外部より入力されると、システム制御部120(1)は、電力貯蔵部110の電力貯蔵部モニタ112からの状態信号F10を確認し、異常が生じていないこと、電圧検出器81で検出された二次側電圧V4が設定値以上である状態がある時間継続した時点で、スイッチ71b、71cの投入指令S6、S7をオンする。これによりスイッチ71b、71cのそれぞれの投入コイル31a3が駆動され、主接点31a1が投入される。これにより主接点31a1に連動した補助接点31a2が閉じ、それぞれの補助接点31a2の状態を示す補助接点信号F6,F7がシステム制御部120(1)へ出力される。
システム制御部120(1)は、投入指令S6、S7がオンで、且つスイッチ71b、71cの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F6、F7がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ71b、71cの投入が正常に完了したと認識する。
なお、スイッチ71b、71cは同時に投入しても良いし、順次投入しても良い。順次投入することで投入に要するピーク電力を低減でき、ピーク耐量の小さい制御電源で済むので、小型軽量な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
スイッチ71b、71cが投入されることにより、二次側コンデンサ63は充電抵抗72を介して充電される。
システム制御部120(1)は、スイッチ71b、71cの投入が正常に完了したと認識した後、その状態がある時間継続した段階、あるいは二次側電圧V4と二次側コンデンサ電圧V3との差が設定値以下になり、且つ一定時間経過後に、二次側コンデンサ63の充電が完了したと判断し、投入指令S5を出力する。これによりスイッチ71aのコイル31a3を励磁し、主接点31a1が投入される。
システム制御部120(1)はスイッチ71aの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F5がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ71aが正常に投入できたと認識する。
(ステップ2B−1)
システム制御部120(1)は、スイッチ71aが正常に投入されたことを確認すると、コンバータ制御部52aに対して、運転指令S3を出力する。このとき、S3は、DCDCコンバータ50(1)を一次側コンデンサ43を充電するために初期充電モードで運転させる指令と、一次側コンデンサ電圧V2と一次側電圧V1と含む信号である。コンバータ制御部52aは、この運転指令S3を受信すると、コンバータ回路51aを動作させ、二次側から一次側へ必要な電力を流して一次側コンデンサ43を充電する。
なお、このとき、急激な充電で一次側コンデンサ43等を破損しないように、コンバータ制御部52aは二次側から一次側へ流れる電流を設定された値に制限するようにコンバータ回路51aを電流制御しながら、一次側コンデンサ43を充電する構成としている。
コンバータ制御部52aは、一次側コンデンサ電圧V2が一次側電圧V1と等しくなるように、あるいは一次側コンデンサ電圧V2があらかじめ定めた設定値に等しくなるようにコンバータ回路51aを制御する。
システム制御部120(1)は、一次側コンデンサ電圧V2と一次側電圧V1との差が設定値以内となり、さらに設定された時間が経過後、あるいは、一次側コンデンサ電圧V2があらかじめ定めた設定値に到達すると、一次側コンデンサ43の充電が完了したと判断する。
(ステップ3B−1)
システム制御部120(1)は、一次側コンデンサ43の充電が完了したと判断すると、スイッチ31aを投入する投入指令S1をオンする。これによりスイッチ31aの投入コイル31a3が駆動され、主接点31a1が投入される。これにより主接点31a1に連動した補助接点31a2が閉じ、それぞれの補助接点31a2の状態を示す補助接点信号F1がシステム制御部120(1)へ出力される。
システム制御部120(1)は、投入指令S1がオンで、且つスイッチ31aの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F1がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ31aの投入が正常に完了したと認識する。
(ステップ4B−1)
システム制御部120(1)は、スイッチ31aの正常投入を認識した後、スイッチ8aの投入指令S0を出力し、スイッチ8aのコイル31a3を励磁し、主接点31a1を投入する。
投入指令S0がオンで、且つスイッチ8aの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F0がオンになった条件がある時間継続した段階で、システム制御部120(1)は正常にスイッチ8aが投入できたと認識する。
(ステップ5B−1)
システム制御部120(1)は、スイッチ8aの投入が正常に完了したと判断すると、コンバータ制御部52aに対して、結合リアクトル51a5の電流ILP(あるいは負側のILN)をゼロとして運転するよう運転指令S3を出力する。
これによりコンバータ制御部52aはコンバータ回路51aを結合リアクトル51a5の電流ILP(あるいは負側のILN)がゼロとなるよう制御する。
なお、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)がゼロとなるよう制御しても良いし、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)がゼロとなるよう制御しても良いし、電流検出器11で検出される一次側電流I1、電流検出器91で検出される二次側正側電流I3がゼロをなるように制御しても良い。
なお、二次側正側電流I3の代わりに電流検出器93の検出値である二次側負側電流I5がゼロになるように運転しても良い。
システム制御部120(1)は、前記制御対象の電流の検出値が設定値以下である状態が一定時間継続した場合、コンバータ制御部52aが正常であると判断する。
(ステップ6B−1)
システム制御部120(1)は、コンバータ制御部52aが正常であると判断した後、コンバータ制御部52aに電流指令I*あるいは電力指令P*を含んだ運転指令S3を入力する。
これによりコンバータ制御部52aは、その電流、あるいは一次側と二次側との間の電力を指令に一致するように制御する。
なお、前記の制御対象の電流は、結合リアクトル51a5の電流ILP(あるいは負側のILN)、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)のうち何れか一つである。
また、システム制御部120(1)からコンバータ制御部52aに電圧指令V*を含んだ運転指令S3を入力してもよく、この場合はコンバータ制御部52aは、一次側コンデンサ電圧V2、あるいは二次側コンデンサの電圧V3のうち何れか指示された側の電圧を電圧指令V*に一致するようにコンバータ回路51aを制御する。
(ステップ7B−1)
システム制御部120(1)は、停止指令を含む運転指令C1が外部より入力されると、コンバータ制御部52aにコンバータの電流を徐々に絞ってゼロとするように運転指令S3を入力する。
コンバータ制御部52aは、電流を徐々に絞って最終的にゼロとするようコンバータ回路51aを制御する。電流をゼロに絞るまでの時間は、任意に設定できるものとする。
電流が設定値以下になった状態がある時間継続すると、システム制御部120(1)は、DCDCコンバータ50(1)を停止させるように運転指令S3を入力し、コンバータ制御部52aはスイッチング素子51a1〜51a4をオフし、これを状態信号F3に出力する。
システム制御部120(1)は状態信号F3を確認し、DCDCコンバータ50(1)が正常に停止したことを確認する。
なお、前記の制御対象である電流は、結合リアクトル51a5の電流ILP(あるいは負側のILN)、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)のうち何れか一つである。
このように、電流をゼロまで絞ってからスイッチング素子51a1〜51a4をオフする構成としたことにより、一次側コンデンサ電圧V2、あるいは二次側コンデンサV3が急変して、過電圧等となることを防止することができる。
(ステップ8B−1)
システム制御部120(1)は、DCDCコンバータ50(1)が正常に停止したことを確認すると、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cを開放させるために投入指令S0〜S2、S5〜S7をオフする。
システム制御部120(1)は、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cのそれぞれの補助接点31a2の状態を示す補助接点信号F0〜F2,F5〜F7を確認し、確実にオフされていることが確認されると、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cが正常に開放されたと判断する。
このように、DCDCコンバータ50(1)の停止を確認してスイッチ8a、31a、31b、71a〜71cを開放させることで、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cを無電流で開放することが可能となり、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの主接点の電気的磨耗を回避できる。
以上に示した起動から定常運転を経て停止に至るまでの動作ステップにより、確実な動作の電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
なお、一次側起動による運転のみで良い場合は、二次側スイッチ部70(1)のスイッチ71b、充電抵抗72は不要であり削除して良い。
また、二次側起動による運転のみで良い場合は、一次側スイッチ部30(1)のスイッチ31b、充電抵抗32は不要であり削除して良い。
次に、実施の形態1に示した電力貯蔵システムの詳細な異常検出の方法と異常を検出した場合の動作の説明を行う。
電力貯蔵システムを安全に安定に動作させるためには、電力貯蔵システムの各部に異常が生じた場合に、異常の種類に応じて速やかに適切な措置を講ずる必要がある。従って、異常の検出方法と、異常の種類に応じてどのような措置を講ずるかは重要となるので以下に説明する。
(異常検出1−1)差電流異常検出
システム制御部120(1)は、電流検出器12、92の出力である一次側差電流I2、二次側差電流I4が設定値以下でない状態がある時間継続した場合、回路中の何れかの場所で絶縁劣化等による漏れ電流の増加が生じていると判断し、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの投入信号S0〜S2、S5〜S7をオフし、DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4をオフし、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電させる。
以上のように動作させることで、漏れ電流の増加を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
なお、前記設定値を複数の段階で構成し、差電流が十分微小である場合には、電力貯蔵システムは停止せずに、システム制御部あるいは装置内や運転席等に設置される記録装置(図示せず)あるいは表示灯(図示せず)等に記録あるいは表示させることで点検を促す構成としてもよい。
(異常検出2−1)スイッチ異常検出
システム制御部120(1)は、スイッチ8aの投入指令S0をオンしたにもかかわらず、スイッチ8aの投入コイル31a3の故障等で主接点31a1が投入されず、補助接点31a2が閉じず補助接点信号F0がオンにならない状態がある時間継続した場合、
また、投入指令S0をオフしている状態で補助接点31a2がオンとなり補助接点信号F0がオンになっている状態がある時間継続した場合、システム制御部120(1)はスイッチ8aの異常とみなす。
なお、スイッチ31a,31b,71a〜71cについても同様の方法で異常検出を行う。
スイッチ8a、31a,31b,71a〜71cの何れかで異常が検出された場合、システム制御部120(1)は全てのスイッチ8a、31a,31b,71a〜71cの投入指令S0〜S2、S5〜S7をオフし、DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4をオフし、
放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、スイッチの故障を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出3−1)一次側コンデンサ充電異常検出(一次側起動時)
システム制御部120(1)は、一次側起動時における前記(ステップ2A−1)おいて、スイッチ31bが正常に投入されたと認識した後、一定時間経過後においても一次側電圧V1と一次側コンデンサ電圧V2との差が設定値以上ある場合、あるいは一次側電流I1が設定値以上流れている場合は、一次側コンデンサ43の地絡等の異常で充電が完了できないと判断し、それまで投入したスイッチ8a、31a、31bの投入指令S0〜S2をオフし、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、一次側コンデンサ43の充電回路の異常を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出4−1)二次側コンデンサ充電異常検出(一次側起動時)
システム制御部120(1)は、一次側起動時における前記(ステップ3A−1)おいて、設定された時間以内に二次側コンデンサ63の充電が完了しない場合、あるいはコンバータ制御部52aからコンバータの故障を示す状態信号F3を受信した場合には、DCDCコンバータ50(1)あるいは二次側コンデンサ63周辺の異常とみなし、それまでに投入したスイッチ8a、31a、31bの投入指令S0〜S2をオフし、DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4を停止させ、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、二次側コンデンサ63の充電回路の異常を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出5−1)二次側コンデンサ充電異常検出(二次側起動時)
システム制御部120(1)は、二次側起動時における前記(ステップ1B−1)おいて、スイッチ71b、71cが正常にオンになったと認識した後、一定時間経過後においても二次側電圧V4と二次側コンデンサ電圧V3との差が設定値以上ある場合、あるいは二次側正側電流I3、二次側負側電流I4が設定値以上流れている場合は、二次側コンデンサ63の異常等で充電が完了できないと判断し、それまで投入したスイッチ71b、71cの投入指令S6、S7をオフし、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、二次側コンデンサ63の充電回路の異常を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出6−1)一次側コンデンサ充電異常検出(二次側起動時)
システム制御部120(1)は、二次側起動時における前記(ステップ2B−1)おいて、設定された時間以内に一次側コンデンサ43の充電が完了しない場合、あるいはコンバータ制御部52aからコンバータの故障を示す状態信号F3を受信した場合には、DCDCコンバータ50(1)あるいは一次側コンデンサ43周辺の異常とみなし、それまでに投入したスイッチ71b、71cの投入指令S6、S7をオフし、DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4を停止させ、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、一次側コンデンサ43の充電回路の異常を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出7−1)一次側コンデンサ過電圧検出
システム制御部120(1)は、電圧検出器42により検出される一次側コンデンサ電圧V2がある設定値を超えた場合、
DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4を停止させ、スイッチ31a、31b、71a〜71cの投入指令S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、一次側コンデンサ電圧V2の過電圧を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出8−1)二次側コンデンサ過電圧検出
システム制御部120(1)は、電圧検出器62により検出される二次側コンデンサ電圧V3がある設定値を超えた場合、
DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4を停止させ、スイッチ31a、31b、71a〜71cの投入指令S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、二次側コンデンサ電圧V3の過電圧を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出9−1)DCDCコンバータ過電流検出
システム制御部120(1)は、コンバータ回路51aのスイッチング素子51a1〜51a4の電流がある設定値以上である場合、DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4をオフさせる。
なお、スイッチング素子51a1〜51a4の電流の代わりに結合リアクトル51a5の電流ILP、あるいは負側の電流ILNがある設定値以上である場合、スイッチング素子51a1〜51a4をオフさせることでもよい。
なお、スイッチ31a、31b、71a〜71cの投入指令S1、S2、S5〜S7はオフせず、
放電回路部45(1)に放電指令S4は入力せず、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷は放電しない。
コンデンサの電荷を放電せず、スイッチング素子51a1〜51a4をオフさせるのみとする理由は、DCDCコンバータの過電流は、一次側コンデンサ電圧V2や二次側コンデンサ電圧V3の急変による外乱で一時的に生じる可能性のある現象であり、直ちにDCDCコンバータ自体の異常とは言えず、またDCDCコンバータを破損する可能性も少ないためである。
以上のように動作させることで、DCDCコンバータの過電流を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
さらに、再度のコンデンサの充電等による、再起動にかかる時間を短縮することが可能となる。
(異常検出10−1)DCDCコンバータ温度異常検出
システム制御部120(1)は、コンバータ回路51aのスイッチング素子51a1〜51a4の表面温度、あるいは、スイッチング素子51a1〜51a4が取り付けてある冷却用フィン(図示せず)の温度がある設定値以上である場合、スイッチング素子51a1〜51a4をオフさせる。
なお、スイッチ31a、31b、71a〜71cの投入指令S1、S2、S5〜S7はオフせず、放電回路部45(1)に放電指令S4は入力せず、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷は放電しない。
コンデンサの電荷を放電せず、スイッチング素子51a1〜51a4をオフさせるのみとする理由は、DCDCコンバータの温度上昇は、一時的な過負荷で生じる可能性のある現象であり、直ちにDCDCコンバータ自体の異常とは言えず、またDCDCコンバータを破損する可能性も少ないためである。
なお、前記設定値よりも低い別の設定値を設け、前記別の設定値を超過した時点で、まずはDCDCコンバータの電流を絞って温度上昇を抑制するように制御し、それでも前記設定値を超過した場合にスイッチング素子51a1〜51a4をオフさせるよう構成すれば、極力運転を継続させることが可能となるので好ましい。
以上のように動作させることで、DCDCコンバータの温度異常を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
さらに、再度のコンデンサの充電等による、再起動にかかる時間を短縮することが可能となる。
(異常検出11−1)スイッチング素子異常検出
システム制御部120(1)は、コンバータ回路51aのスイッチング素子51a1〜51a4の異常(異常の内容は以下に説明する)がスイッチング素子51a1〜51a4に内蔵された検出回路(図示せず)あるいはスイッチング素子51a1〜51a4の駆動回路(図示せず)あるいはコンバータ制御部52aにより検出された場合に、それを状態信号F3により認識した後、DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4を停止させ、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの投入指令S0、S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
なお、スイッチング素子51a1〜51a4は、内蔵された検出回路(図示せず)が異常を検出した場合、システム制御部120(1)やコンバータ制御部52aからのオフ指令によらず、自主的にスイッチングをオフしても良い。このような機能を持ったスイッチング素子はインテリジェントパワーモジュールと称し実用化されている。このようにすれば、異常の検出から遅れなくより早くスイッチングをオフさせることも可能となり、保護性能が向上する。
また、前記異常とは、スイッチング素子51a1〜51a4に流れる電流が急激な立ち上がりを持った過大なものである場合、スイッチング素子51a1〜51a4の内部の温度がある設定値以上である場合、スイッチング素子51a1〜51a4のオンオフ信号の電圧が不安定になる懸念が有る場合である。これらの現象は、スイッチング素子51a1〜51a4の破損につながる恐れのある現象である。
以上のように動作させることで、スイッチング素子異常を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出12−1)一次側過電流検出
システム制御部120(1)は、遮断部8のスイッチ8aが投入完了した前記(ステップ1A−1)、あるいは(ステップ4B−1)以降、スイッチ8aが過電流により自己解放した場合、投入指令S0をオンしているにもかかわらず補助接点信号S0がオフになるのでこれを検出し、DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4を停止させ、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの投入指令S0、S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
スイッチ8aが過電流により自己解放した場合、回路の短絡、地絡により過電流が流れた可能性が考えられるため、以上のように動作させることで、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出13−1)二次側過電流検出
システム制御部120(1)は、ヒューズ101aあるいは101bが溶断した場合、補助接点信号F8、F9がオンになるのでこれを検出し、DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4を停止させ、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの投入指令S0、S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
ヒューズ101a、101bの溶断は、回路の短絡、地絡により過電流が流れた可能性が考えられるため、以上のように動作させることで、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出14−1)電力貯蔵部異常検出
システム制御部120(1)は、電力貯蔵部モニタ112からの温度異常、過充電、過放電を示す状態信号F10が入力された場合、スイッチング素子51a1〜51a4をオフさせる。
この後、温度異常を示す場合は、F10が温度異常を示さなくなれば、スイッチング素子51a1〜51a4の動作を開始させる。
過充電を示す場合は、電力貯蔵部110から放電させるため、DCDCコンバータ50(1)を二次側から一次側への電力フローのみ許可して動作させる。
逆に過放電を示す場合は、電力貯蔵部110へ充電させるため、DCDCコンバータ50(1)を一次側から二次側への電力フローのみ許可して動作させる。
なお、一定時間経過後も状態信号F10が温度異常、過充電、あるいは過放電を示し続ける場合、電力貯蔵部110に回復不能な異常が生じていることが懸念されるので、システム制御部120(1)は、DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4を停止させ、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの投入指令S0、S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、電力貯蔵部の異常を検出でき、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
なお、前記異常検出時において、異常の発生をシステム制御部あるいは装置内や運転席等に設置される表示灯(図示せず)、あるいは表示モニタ(図示せず)等に記録あるいは表示させるのが好ましい。
また、前記異常検出項目のうち、
(異常検出1−1)差電流異常検出、
(異常検出2−1)スイッチ異常検出、
(異常検出3−1)一次側コンデンサ充電異常検出(一次側起動時)、
(異常検出4−1)二次側コンデンサ充電異常検出(一次側起動時)
(異常検出5−1)二次側コンデンサ充電異常検出(二次側起動時)、
(異常検出6−1)一次側コンデンサ充電異常検出(二次側起動時)、
(異常検出11−1)スイッチング素子異常検出、
(異常検出12−1)一次側過電流検出、
(異常検出13−1)二次側過電流検出、
(異常検出14−1)電力貯蔵部異常検出、
については、再起動を行うと被害を拡大する可能性が高い内容であるため、システム制御部120(1)は、異常検出と同時に電力貯蔵システムの起動を禁止する。運転台あるいはシステム制御部等に設置するリセットボタンを押す等の人為的操作をしない限り、起動の禁止は解除されない。
このように構成することで、安易な再起動により異常個所の被害を拡大することを回避することが可能となる。
また、前記異常検出のうち、
(異常検出7−1)一次側コンデンサ過電圧検出、
(異常検出8−1)二次側コンデンサ過電圧検出、
(異常検出9−1)DCDCコンバータ過電流検出、
(異常検出10−1)DCDCコンバータ温度異常検出、
については、外乱等による一時的な現象である可能性が考えられるので、システム制御部120(1)は、停止措置を実施後、一定時間後に自動的に再起動を実施する。この際、再度の異常の発生の有無を監視し、ある時間以内に同種の異常が検出されない場合には、そのまま運転を継続し、ある時間以内に同種の異常が再度検出された場合には、再度の異常検出と同時に電力貯蔵システムの起動を禁止する。運転台あるいはシステム制御部等に設置するリセットボタンを押す等の人為的操作をしない限り、起動の禁止は解除されない。
このように構成することで、外乱による一時的な異常によるシステムの過剰な電力貯蔵システムの停止を防止しつつ、安易な再起動により異常個所の被害を拡大することを回避することが可能となる。
さらに、システム制御部120(1)の制御電源の電圧が所定の値を下回った場合には、以下のとおりの動作を行う。
システム制御部120(1)の制御電源の電圧が所定の値を下回った場合、あるいはオフとなった場合、放電回路部45(1)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
また、同時にスイッチ8a、31a、31b、71a〜71cを開放させるために投入指令S0〜S2、S5〜S7をオフする。
以上の動作の意味を説明する。
スイッチング素子51a1〜51a4はそのオンオフを制御するゲート信号の電圧が低下すると破損する可能性があり、これを避けるため、システム制御部120(1)は制御電源がオフとなったときには速やかにスイッチングを停止し、さらに一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電してスイッチング素子に電圧が加わらないようにする。
なお、制御電源がオフとなった場合に確実な放電動作が必要であるので、システム制御部120(1)と、放電用素子駆動回路46dは、制御電源がオフとなった後も制御電源電圧を保持し、放電が完了するまでの間(通常3秒程度)、放電用素子46cをオンした状態で維持するために、電解コンデンサ等の電力貯蔵素子を用いた電源バックアップ回路(図示せず)を有する。
以上の構成とすることにより、電力貯蔵システムが動作中に突然制御電源が絶たれた場合においても、確実に一次側コンデンサ43、二次側コンデンサ63の電荷を放電し、且つスイッチを開放することが可能となるので、スイッチング素子をはじめ、電力貯蔵システムを破損するのを回避できる。
以上に示した実施の形態1の構成とすることで、電力貯蔵システムの実用に際して重要且つ必要不可欠となる最適な起動、運転、停止、異常検出方法と異常検出時の動作方法を有する、電鉄システムへの適用に最適な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
なお、図2の直流電源の説明において、直流電源を集電装置を介した車両側で得る構成としており、電力貯蔵システムを車両へ搭載する場合の説明となっているが、もちろん、電力貯蔵システムは地上の駅間や変電所(図示せず)へ設置してもよい。
実施の形態2.
図18は本発明の実施の形態2の電力貯蔵システムの構成例を示す図である。
実施の形態2は、実施の形態1の構成例をベースに変形したものであるので、以下では、実施の形態1と同様の構成の部分は、同一符号をつけてその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
図18に示すように、直流電源1(1)の代わりに直流電源1(2)が配置され、電力貯蔵システム200(2)に入力される構成としている。
電力貯蔵システム200(2)は一次側フィルタ部40(1)の代わりに一次側フィルタ部40(2)が配置された構成としている。
図19は、本発明の実施の形態2の直流電源1(2)の構成例を示す図である。
図19に示すとおり、直流電源1(2)は、変電所1a、架線1b、集電装置1c、レール1iと、電流遮断機能を有するスイッチ1d、リアクトル1e、コンデンサ1f、電動機または負荷1hを駆動するインバータ1gからなる駆動制御装置1jから構成される回路のコンデンサ1fの両端電圧である。
図20は本発明の実施の形態2の一次側フィルタ40(2)の構成例を示す図である。
リアクトル41が削除され、一次側コンデンサ電圧V2を検出する電圧検出器42の後段にはノイズフィルタ44が接続され、ノイズフィルタ44の後段には一次側コンデンサ43が配置される。
なお、実施の形態2に示した構成における電力貯蔵システム200(2)の起動から定常運転を経て停止に至るまでの動作ステップと、異常検出の方法と異常を検出した場合の動作については、実施の形態1で示した内容で説明されるのでここでの説明を割愛する。
以上に示した実施の形態2の構成とすることで、電力貯蔵システムを駆動制御装置1jと組み合わせて使用する場合、駆動制御装置1jのリアクトル1eを共有することが可能となり、実施の形態1で存在していたリアクトル41を省略することが可能となり、小型軽量な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
また、遮断部8を省略し、駆動制御装置1jのスイッチ1dと共有する構成とすれば、さらに小型軽量な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
実施の形態3.
図21は本発明の実施の形態3の電力貯蔵システムの構成例を示す図である。
実施の形態3は、実施の形態1の構成例をベースに変形したものであるので、以下では、実施の形態1と同様の構成の部分は、同一符号をつけてその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
図21に示すように、電力貯蔵システム200(3)は放電回路部45(1)の代わりに放電回路45(2)が配置され、システム制御部120(1)の代わりにシステム制御部120(3)が配置された構成としている。
システム制御部120(3)は、放電回路部45(2)に対して、一次側放電指令S41、二次側放電指令S42を出力し、放電回路部45(2)から状態信号F41、F42を入力される構成としている。
図22は、本発明の実施の形態3の放電回路部45(2)の構成例を示す図である。
図22に示すとおり、一次側フィルタ部40(1)の後段の正側から引き込まれた配線に放電用素子46c1、放電抵抗46e1を直列に接続した回路の正側を接続し、負側を負側配線へ接続する構成である。
また二次側フィルタ部60(1)の前段の正側から引き込まれた配線に放電用素子46c2、放電抵抗46e2を直列に接続した回路の正側を接続し、負側を負側配線へ接続する構成である。
放電用素子46c1あるいは46c2は、放電用素子駆動回路46d1あるいは46d2でオンオフ制御される。放電用素子駆動回路46d1あるいは46d2には、システム制御部120(3)より放電用素子46c1あるいは46c2のオンオフ指令を含む一次側放電指令S41、二次側放電指令S42がそれぞれ入力され、放電用素子駆動回路46d1あるいは46d2から、システム制御部120(2)へ放電用素子46c1あるいは46c2の動作状態を含む状態信号F41あるいはF42が入力される構成となっている。
なお、実施の形態3に示した構成における電力貯蔵システム200(3)の起動から定常運転を経て停止に至るまでの動作ステップは、システム制御部120(1)をシステム制御部120(3)に読み替えることで実施の形態1に示した内容で説明されるので、説明を割愛する。
なお異常検出の方法と異常を検出した場合の動作については、(異常検出7−1)と(異常検出8−1)が実施の形態1で示した内容と異なり、それぞれ以下に説明する(異常検出7−3)と(異常検出8−3)となる。
(異常検出7−3)一次側コンデンサ過電圧検出
システム制御部120(3)は、電圧検出器42により検出される一次側コンデンサ電圧V2がある設定値を超えた場合、
DCDCコンバータ50(1)のスイッチング素子51a1〜51a4を停止させ、
スイッチ31a、31b、71a〜71cの投入指令S1、S2、S5〜S7をオフし、
放電回路部45(2)に一次側放電指令S41を入力し、一次側コンデンサ43の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、一次側コンデンサ電圧V2の過電圧を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
なお、本実施の形態3では、二次側コンデンサ63の電荷の放電は実施しないので、無駄な放電動作を防止することが可能となる。
(異常検出8−3)二次側コンデンサ過電圧検出
システム制御部120(1)は、電圧検出器62により検出される二次側コンデンサ電圧V3がある設定値を超えた場合、
DCDCコンバータ50(3)のスイッチング素子51a1〜51a4を停止させ、
スイッチ31a、31b、71a〜71cの投入指令S1、S2、S5〜S7をオフし、
放電回路部45(2)に二次側放電指令S42を入力し、二次側コンデンサ63の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、二次側コンデンサ電圧V3の過電圧を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
なお、本実施の形態3では、一次側コンデンサ43の電荷の放電は実施しないので、無駄な放電動作を防止することが可能となる。
この他の異常検出項目については、放電回路部45(1)を放電回路部45(2)に、放電指令S4を一次側放電指令S41、二次側放電指令S42に、放電用素子46cを放電用素子46c1、46c2にそれぞれ読み替えることで、実施の形態1に示した内容で説明される。
以上に示した実施の形態3の構成とすることで、一次側コンデンサ43と二次側コンデンサ63を必要に応じて別々に放電させることが可能となり、無駄な放電動作がなくなるため、効率の良い電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
実施の形態4.
図23は本発明の実施の形態4の電力貯蔵システムの構成例を示す図である。
実施の形態4は、実施の形態1の構成例をベースに変形したものであるので、以下では、実施の形態1と同様の構成の部分は、同一符号をつけてその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
図23に示すように、電力貯蔵システム200(4)には一次側スイッチ部30(1)の代わりに一次側スイッチ部30(2)が配置され、システム制御部120(1)の代わりにシステム制御部120(4)が配置される。
る。
図24に本発明の実施の形態4の一次側スイッチ部30(2)の構成例を示す図である。
図24に示すとおり、一次側スイッチ部30(2)は正側に直列に配置されたスイッチ31aとスイッチ31bと、スイッチ31bに並列に接続された充電抵抗32から構成される。スイッチ31a、31bにはそれぞれ投入信号S1、S2が入力され、スイッチ31a、31bから補助接点信号F1,F2がシステム制御部120(4)に入力される。
次に、実施の形態4に示した構成における電力貯蔵システム200(4)の起動から定常運転を経て停止に至るまでの動作ステップに関して説明を行う。
一次側起動の場合:
(ステップ1A−4)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(4)に読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ1A−1)と同様となるので説明を割愛する。
(ステップ2A−4)
システム制御部120(4)は、スイッチ8aの正常投入を認識した後、電圧検出器21で検出された一次側電圧V1が設定値以上になった状態がある時間継続した場合、投入指令S1を出力し、スイッチ31aのコイル31a3を励磁し、主接点31a1を投入する。これにより一次側コンデンサ43は充電抵抗32を介して充電される。
システム制御部120(4)は、投入指令S1がオンであり、且つスイッチ31aの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F1がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ31aが正常にオンになったと認識し、この後、一定時間経過後、あるいは一次側電圧V1と一次側コンデンサ電圧V2との差が設定値以下になり、且つ一定時間経過後、一次側コンデンサ43の充電が完了したと判断し、投入指令S2を出力する。これによりスイッチ31bのコイル31a3を励磁し、主接点31a1が投入される。
システム制御部120(3)はスイッチ31bの補助接点21a2が確実に閉じて補助接点信号F2がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ31bが正常にオンになったと認識する。
(ステップ3A−4)
システム制御部120(4)は、スイッチ31bが正常に投入されたことを確認すると、コンバータ制御部52aに対して、運転指令S3を出力する。このとき、S3は、DCDCコンバータ50(1)を二次側コンデンサ63を充電するために初期充電モードで運転させる指令と、二次側コンデンサ電圧V3と二次側電圧V4と含む信号である。コンバータ制御部52aは、この運転指令S3を受信すると、コンバータ回路51aを二次側コンデンサ電圧V3が二次側電圧V4と等しくなるように制御し、一次側から二次側へ必要な電力を流して二次側コンデンサ63を充電する。なお、このとき急激な充電で二次側コンデンサ63を破損しないように、コンバータ制御部52aは一次側から二次側へ流れる電流を設定された値に制限するようにコンバータ回路51aを電流制御しながら、二次側コンデンサ63を充電する機能を有する。
システム制御部120(4)は、二次側コンデンサ電圧V3と二次側電圧V4との差が設定値以内となり、設定された時間が経過後、二次側コンデンサ63の充電が完了したと判断する。
(ステップ4A−4)〜(ステップ8A−4)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(4)に読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ4A−1)〜(ステップ8A−1)と同様となるので説明を割愛する。
二次側起動の場合:
(ステップ1B−4)〜(ステップ2B−4)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(4)に読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ1B−1)〜(ステップ2B−1)と同様となるので説明を割愛する。
(ステップ3B−4)
システム制御部120(4)は、一次側コンデンサ43の充電が完了したと判断すると、スイッチ31a、31bを投入する投入指令S1、S2をオンする。これによりスイッチ31a、31bのそれぞれの投入コイル31a3が駆動され、主接点31a1が投入される。これにより主接点31a1に連動した補助接点31a2が閉じ、それぞれの補助接点31a2の状態を示す補助接点信号F1、F2がシステム制御部120(4)へ出力される。
システム制御部120(4)は、投入指令S1、S2がオンで、且つスイッチ31aの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F1、F2がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ31a、31cの投入が正常に完了したと認識する。
(ステップ4B−4)
システム制御部120(4)は、スイッチ31a、31bの正常投入を認識した後、スイッチ8aの投入指令S0を出力し、スイッチ8aのコイル31a3を励磁し、主接点31a1を投入する。
投入指令S0がオンで、且つスイッチ8aの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F0がオンになった状態がある時間継続した段階で、システム制御部120(4)は正常にスイッチ8aがオンになったと認識する。
(ステップ5B−4)〜(ステップ8B−4)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(4)に読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ5B−1)〜(ステップ8B−1)と同様となるので説明を割愛する。
なお、異常検出の方法と異常を検出した場合の動作については、システム制御部120(1)をシステム制御部120(4)に読み替えることで実施の形態1で示した内容で説明されるのでここでの説明を割愛する。
以上に示した実施の形態4の構成とすることで、スイッチ31aと31bが直列に配置されるので、例えばスイッチ31bが故障で開放できなくなった場合においてもスイッチ31aにて回路を開放できるので、より確実に一次側回路を開放することが可能な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
実施の形態5.
図25は本発明の実施の形態5の電力貯蔵システムの構成例を示す図である。
実施の形態5は、実施の形態1の構成例をベースに変形したものであるので、以下では、実施の形態1と同様の構成の部分は、同一符号をつけてその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
図25に示すように、電力貯蔵システム200(5)には二次側スイッチ部70(1)の代わりに二次側スイッチ部70(2)が配置され、システム制御部120(1)の代わりにシステム制御部120(5)が配置される。
図26は、本発明の実施の形態5の二次側スイッチ部70(2)の構成例を示す図である。
図26に示すとおり、二次側スイッチ部70(2)は正側に直列に配置されたスイッチ71a、71bと、スイッチ71bに並列に接続された充電抵抗72と、負側に直列に配置されたスイッチ71cとから構成される。
スイッチ71a〜71cには、それぞれシステム制御部120(5)から投入信号S5〜S7が入力され、スイッチ71a〜71cから補助接点信号F5〜F7がシステム制御部120(5)に入力される構成となっている。
スイッチ71a〜71cの内部の構成は図7に示すものと同様であるので説明は省略する。
なお、71a〜71cは機械式のスイッチとして示しているが、回路の開閉とその動作確認が行えるものであればこれに限らず、例えば半導体式の無接点式スイッチでもよい。
次に、実施の形態5に示した構成における電力貯蔵システム200(5)の起動から定常運転を経て停止に至るまでの動作ステップに関して説明を行う。
一次側起動の場合:
(ステップ1A−5)〜(ステップ3A−5)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(5)に読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ1A−1)〜(ステップ3A−1)と同様となるので説明を割愛する。
(ステップ4A−5)
システム制御部120(5)は、二次側コンデンサ63の充電が完了したと判断すると、スイッチ71a〜71cを投入する投入指令S5〜S7をオンする。これによりスイッチ71a〜71cのそれぞれの投入コイル31a3が駆動され、主接点31a1が投入される。これにより主接点31a1に連動した補助接点31a2が閉じ、それぞれの補助接点31a2の状態を示す補助接点信号F5〜F7がシステム制御部120(5)へ出力される。
システム制御部120(5)は、投入指令S5〜S7がオンで、且つスイッチ71a〜71cの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F5〜F7がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ71a〜71cの投入が正常に完了したと認識する。
なお、スイッチ71a〜71cは同時に投入しても良いし、順次投入しても良い。順次投入することで投入に要するピーク電力を低減でき、また最後に投入するスイッチのみを電流の開閉が可能なスイッチとすることが可能となる。一般に電流の開閉が可能なスイッチは大型となるので、この使用個数が減らせるので小型軽量な装置を構成できる。
(ステップ5A−5)
システム制御部120(5)は、スイッチ71a〜71cの投入が正常に完了したと判断すると、コンバータ制御部52aに対して、結合リアクトル51a5の電流IL(あるいは負側のILN)をゼロに維持して運転するよう運転指令S3を出力する。
これによりコンバータ制御部52aはコンバータ回路51aを結合リアクトル51a5の電流IL(あるいは負側のILN)がゼロとなるよう制御する。
なお、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)がゼロとなるよう制御しても良いし、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)がゼロとなるよう制御しても良いし、電流検出器11で検出される一次側電流I1、電流検出器91で検出される二次側正側電流I3がゼロをなるように制御しても良い。また、二次側正側電流I3の代わりに電流検出器93の検出値である二次側負側電流I5がゼロになるように運転しても良い。
システム制御部120(5)は、前記制御対象の電流の検出値が設定値以下である状態が一定時間継続した場合、コンバータ制御部52aが正常であると判断する。
(ステップ6A−5)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(5)に読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ6A−1)と同様となるので説明を割愛する。
(ステップ7A−5)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(5)に読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ7A−1)と同様となるので説明を割愛する。
(ステップ8A−5)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(5)に読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ8A−1)と同様となるので説明を割愛する。
二次側起動の場合:
(ステップ1B−5)
システム制御部120(5)の制御電源が投入され、起動指令を含む指令C1が外部より入力されると、システム制御部120(5)は、電力貯蔵部110の電力貯蔵部モニタ112からの状態信号F10を確認し、異常が生じていないこと、電圧検出器81で検出された二次側電圧V4が設定値以上になった状態がある時間継続した場合に、スイッチ71a、71cの投入指令S5、S7をオンする。これによりスイッチ71a、71cのそれぞれの投入コイル31a3が駆動され、主接点31a1が投入される。これにより主接点31a1に連動した補助接点31a2が閉じ、それぞれの補助接点31a2の状態を示す補助接点信号F5,F7がシステム制御部120(5)へ出力される。
システム制御部120(5)は、投入指令S5、S7がオンで、且つスイッチ71a、71cの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F5、F7がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ71a、71cの投入が正常に完了したと認識する。
なお、スイッチ71a、71cは同時に投入しても良いし、順次投入しても良い。順次投入することで投入に要するピーク電力を低減でき、ピーク耐量の小さい制御電源で済むので、小型軽量な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
スイッチ71a、71cが投入されることにより、二次側コンデンサ63は充電抵抗72を介して充電される。
システム制御部120(5)は、スイッチ71a、71cの投入が正常に完了したと認識した後、その状態がある時間継続した段階、あるいは二次側電圧V4と二次側コンデンサ電圧V3との差が設定値以下になり、且つ一定時間経過後に、二次側コンデンサ63の充電が完了したと判断し、投入指令S6を出力する。これによりスイッチ71bのコイル31a3を励磁し、主接点31a1が投入される。
システム制御部120(5)はスイッチ71bの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F6がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ71bが正常にオンになったと認識する。
(ステップ2B−5)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(5)に読み替え、スイッチ71aをスイッチ71bと読み替えることで、実施の形態1に示した(ステップ2B−1)と同様となるので説明を割愛する。
(ステップ3B−5)〜(ステップ8B−5)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(5)に読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ3B−1)〜(ステップ8B−1)と同様となるので説明を割愛する。
なお、異常検知方法については、システム制御部120(1)をシステム制御部120(5)に読み替えることで実施の形態1に示した内容で説明されるので説明を割愛する。
以上に示した実施の形態5の構成とすることで、スイッチ71aと71bが直列に配置されるので、例えばスイッチ71bが故障で開放できなくなった場合においてもスイッチ71aにて回路を開放できるので、より確実に二次側回路を開放することが可能な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
実施の形態6.
図27は本発明の実施の形態6の電力貯蔵システムの構成例を示す図である。
実施の形態6は、実施の形態1の構成例をベースに変形したものであるので、以下では、実施の形態1と同様の構成の部分は、同一符号をつけてその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
図27に示すように、電力貯蔵システム200(6)にはDCDCコンバータ部50(1)の代わりにDCDCコンバータ部50(2)が配置され、放電回路部45(1)の代わりに放電回路部43(3)が配置され、二次側フィルタ部60(1)の代わりに二次側フィルタ部60(2)が配置され、システム制御部120(1)の代わりにシステム制御部120(6)が配置される。
放電回路部45(3)は一次側フィルタ部40(1)の後段の正側、負側に接続されており、二次側フィルタ部60(2)はシステム制御部120(6)に入力する信号を有しない。
図28は本発明の実施の形態6のDCDCコンバータ50(2)の構成例を示す図である。
図28に示すとおり、DCDCコンバータ50(2)はコンバータ回路51bとコンバータ制御部52bからなり、システム制御部120(6)からコンバータ制御部52bへ運転指令S3が入力され、コンバータ制御部52bからシステム制御部120(6)に状態信号F3が出力される。
図29は、コンバータ回路51bの構成例を示す図である。
図29に示すとおり、2つのスイッチング素子51b1〜51b2から構成される双方向降圧形DCDCコンバータ回路で構成されている。本回路は、コンバータ回路の一次側電圧(図の左側端子)が常に二次側電圧(図の右側端子)よりも大きい状態でのみ、双方向に電力フロー制御が可能な回路である。
本回路は、実施の形態1で示したコンバータ回路51aよりも必要なスイッチング素子数が半分となるので、DCDCコンバータ部の小型軽量化が可能となり、小型軽量な貯蔵システムを得ることが可能となる。
図28と図29に示すとおり、コンバータ制御部52bにはシステム制御部120(6)よりDCDCコンバータの運転、停止、制御モード、一次側〜二次側間に流す電力、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)、一次側コンデンサ電圧V2、の指令値(目標値)を含む運転指令S3が入力され、コンバータ制御部52bからシステム制御部120(6)へDCDCコンバータ50(2)の状態信号F3が入力される構成となっている。
状態信号F3は、DCDCコンバータ50(2)の各部電圧、電流、温度、スイッチング素子のオンオフ状態、故障状態を含む状態信号である。前記運転指令S3に基づき、コンバータ制御部52bは、コンバータ回路51bのスイッチング素子51b1〜51b2をPWM制御する。
図30は、本発明の実施の形態6の放電回路部45(3)の構成例を示す図である。
図30に示すとおり、一次側フィルタ部40(1)の後段の正側から引き込まれた配線に、放電用素子46c、放電抵抗46eを直列に接続した回路の正側を接続し、負側を負側配線へ接続する構成である。
放電用素子46cは、放電用素子駆動回路46dでオンオフ制御される。放電用素子駆動回路46dには、システム制御部120(6)より放電用素子46cのオンオフ指令を含む放電指令S4が入力され、放電用素子駆動回路46dから、システム制御部120(6)へ放電用素子46cの動作状態を含む状態信号F4が入力される構成となっている。
図31は本発明の実施の形態6の二次側フィルタ部60(2)の構成例を示す図である。
図31に示すとおり、ノイズフィルタ64が接続され、ノイズフィルタ64の後段にはリアクトル61が接続される。
このリアクトル61は、電力貯蔵部110の電流に大きなリプル成分が含まれないように平滑化するためのものである。
ノイズフィルタ64の構成は実施の形態1で示した説明と同様であるので割愛する。
このノイズフィルタ64は、二次側コンデンサ63の後段で、且つ二次側コンデンサ63の近くに設けるのが好ましい。
次に、実施の形態6に示した構成における電力貯蔵システム200(6)の起動から定常運転を経て停止に至るまでの動作ステップに関して、実施の形態1と異なる部分の説明を行う。
一次側起動の場合:
(ステップ1A−6)、(ステップ2A−6)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(6)に、DCDCコンバータ部50(1)をDCDCコンバータ部50(2)に、それぞれ読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ1A−1)、(ステップ2A−1)と同様となるので説明を割愛する。
(ステップ3A−6)
このステップは存在しない。
(ステップ4A−6)
システム制御部120(6)は、スイッチ31aの投入が正常に完了したと判断すると、スイッチ71a、71cを投入する投入指令S5、S7をオンする。これによりスイッチ71a、71cのそれぞれの投入コイル31a3が駆動され、主接点31a1が投入される。これにより主接点31a1に連動した補助接点31a2が閉じ、それぞれの補助接点31a2の状態を示す補助接点信号F5,F7がシステム制御部120(6)へ出力される。
システム制御部120(6)は、投入指令S5、S7がオンで、且つスイッチ71a、71cの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F5、F7がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ71a、71cの投入が正常に完了したと認識する。
なお、スイッチ71a、71cは同時に投入しても良いし、順次投入しても良い。順次投入することで投入に要するピーク電力を低減でき、また最後に投入するスイッチのみを電流の開閉が可能なスイッチとすることが可能となる。一般に電流の開閉が可能なスイッチは大型となるが、この使用個数が減らせるので小型軽量な電力貯蔵システムが得られる。
(ステップ5A−6)
システム制御部120(6)は、スイッチ71a、71cの投入が正常に完了したと判断すると、コンバータ制御部52bに対して、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)がゼロとなるように、あるいはコンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)をゼロに維持して運転するよう運転指令S3を出力する。
なお、電流検出器11で検出される一次側電流I1、電流検出器91で検出される二次側正側電流I3がゼロをなるように制御しても良い。
また、二次側正側電流I3の代わりに電流検出器93の検出値である二次側負側電流I5がゼロになるように運転しても良い。
システム制御部120(6)は、前記制御対象の電流の検出値が設定値以下である状態が一定時間継続した場合、コンバータ制御部52bが正常であると判断する。
(ステップ6A−6)
システム制御部120(6)は、コンバータ制御部52bが正常であると判断した後、コンバータ制御部52bに電流指令I*あるいは電力指令P*を含んだ運転指令S3を入力する。
これによりコンバータ制御部52bは、その電流、あるいは一次側と二次側との間の電力を指令に一致するように制御する。
なお、前記制御対象の電流は、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)のうち何れか一つである。
なお、システム制御部120(6)からコンバータ制御部52bに電圧指令V*を含んだ運転指令S3を入力してもよく、この場合はコンバータ制御部52bは、一次側コンデンサ43の電圧V2を電圧指令V*に一致するようにコンバータ回路51bを制御する。
(ステップ7A−6)
システム制御部120(6)は、停止指令を含む運転指令C1が外部より入力されると、コンバータ制御部52bにコンバータの電流を徐々に絞ってゼロとするように運転指令S3を入力する。
コンバータ制御部52bは、コンバータ回路51bを電流を徐々に絞って最終的にゼロとするよう制御する。電流をゼロに絞るまでの時間は、任意に設定できるものとする。
電流が設定値以下になった状態がある時間継続すると、システム制御部120(6)は、DCDCコンバータ50(2)を停止させるように運転指令S3を入力し、コンバータ制御部52bはスイッチング素子51b1〜51b2をオフし、これを状態信号F3に出力する。
システム制御部120(6)は状態信号F3を確認し、DCDCコンバータ50(2)が正常に停止したことを確認する。
なお、前記制御対象の電流は、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)のうち何れか一つである。
なお、電流をゼロまで絞ってからスイッチング素子51b1〜51b2をオフすることにより、一次側コンデンサ電圧V2が急変して、過電圧等となることを防止することができる。
(ステップ8A−6)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(6)に、DCDCコンバータ部50(1)をDCDCコンバータ部50(2)に、それぞれ読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ8A−1)と同様となるので説明を割愛する。
二次側起動の場合:
(ステップ1B−6)
システム制御部120(6)の制御電源が投入され、起動指令を含む指令C1が外部より入力されると、システム制御部120(6)は、電力貯蔵部110の電力貯蔵部モニタ112からの状態信号F10を確認し、異常が生じていないこと、電圧検出器81で検出された二次側電圧V4が設定値以上になった状態がある時間継続した場合に、スイッチ71b、71cの投入指令S6、S7をオンする。これによりスイッチ71b、71cのそれぞれの投入コイル31a3が駆動され、主接点31a1が投入される。これにより主接点31a1に連動した補助接点31a2が閉じ、それぞれの補助接点31a2の状態を示す補助接点信号F6,F7がシステム制御部120(6)へ出力される。
システム制御部120(6)は、投入指令S6、S7がオンで、且つスイッチ71b、71cの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F6、F7がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ71b、71cの投入が正常に完了したと認識する。
なお、スイッチ71b、71cは同時に投入しても良いし、順次投入しても良い。順次投入することで投入に要するピーク電力を低減でき、ピーク耐量の小さい制御電源で済むので、小型軽量な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
スイッチ71b、71cが投入されることにより、一次側コンデンサ43は充電抵抗72とDCDCコンバータ50(2)のスイッチング素子51b1〜51b2のダイオード部を通して充電される。
システム制御部120(6)は、スイッチ71b、71cの投入が正常に完了したと認識した後、その状態がある時間継続した段階、あるいは二次電圧V4と一次側コンデンサ電圧V2との差が設定値以下になり、且つ一定時間経過後、一次側コンデンサ43の初期充電が完了したと判断し、投入指令S5を出力する。これによりスイッチ71aのコイル31a3を励磁し、主接点31a1が投入される。
システム制御部120(6)はスイッチ71aの補助接点31a2が確実に閉じて補助接点信号F5がオンになった状態がある時間継続した段階で、スイッチ71aが正常に投入できたと認識する。
(ステップ2B−6)
システム制御部120(6)は、スイッチ71aが正常に投入されたことを確認すると、コンバータ制御部52aに対して、運転指令S3を出力する。このとき、S3は、DCDCコンバータ50(2)を一次側コンデンサ43をさらに充電するために昇圧充電モードで運転させる指令と、一次側コンデンサ電圧V2と一次側電圧V1と含む信号である。コンバータ制御部52bは、この運転指令S3を受信すると、コンバータ回路51bを動作させ、二次側から一次側へ必要な電力を流して一次側コンデンサ43をさらに充電する。なお、このとき急激な充電で一次側コンデンサ43を破損しないように、一次側から二次側へ流れる電流を設定された値に制限するようにコンバータ回路51bを電流制御しながら、一次側コンデンサ43を充電する構成としている。
コンバータ制御部52bは、一次側コンデンサ電圧V2が一次側電圧V1との差が設定値以内となるか、あるいは一次側コンデンサ電圧V2があらかじめ定めた設定値に到達すると二次側から一次側へ流れる電流を絞り、それ以上一次側コンデンサ電圧V2が上昇しないように制御する。
システム制御部120(6)は、一次側コンデンサ電圧V2と一次側電圧V1との差が設定値以内となり、さらに設定された時間が経過後、あるいは、一次側コンデンサ電圧V2があらかじめ定めた設定値に到達すると、一次側コンデンサ43の充電が完了したと判断する。
(ステップ3B−6)、(ステップ4B−6)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(6)に、DCDCコンバータ部50(1)をDCDCコンバータ部50(2)に、それぞれ読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ3B−1)、(ステップ4B−1)と同様となるので説明を割愛する。
(ステップ5B−1)
システム制御部120(6)は、スイッチ8aの投入が正常に完了したと判断すると、コンバータ制御部52bに対して、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)をゼロに維持して動作するように運転指令S3を出力する。
これによりコンバータ制御部52bはコンバータ回路51bをコンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)がゼロとなるよう制御する。
なお、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)がゼロとなるよう制御しても良いし、電流検出器11で検出される一次側電流I1、電流検出器91で検出される二次側正側電流I3、電流検出器93の検出値である二次側負側電流I5がゼロをなるように制御しても良い。
システム制御部120(6)は、前記制御対象の電流の検出値が設定値以下である状態が一定時間継続した場合、コンバータ制御部52bが正常であると判断する。
(ステップ6B−6)
システム制御部120(6)は、コンバータ制御部52bが正常であると判断した後、コンバータ制御部52bに電流指令I*あるいは電力指令P*を含んだ運転指令S3を入力する。
これによりコンバータ制御部52bは、その電流、あるいは一次側と二次側との間の電力を指令に一致するように制御する。
なお、前記制御対象の電流は、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)のうち何れか一つである。
なお、システム制御部120(6)からコンバータ制御部52bに電圧指令V*を含んだ運転指令S3を入力してもよく、この場合、コンバータ制御部52bは、一次側コンデンサ電圧V2を電圧指令V*に一致するようにコンバータ回路51bを制御する。
(ステップ7B−6)
システム制御部120(6)は、停止指令を含む運転指令C1が外部より入力されると、コンバータ制御部52bにコンバータの電流を徐々に絞ってゼロとするよう運転指令S3を入力する。
コンバータ制御部52bは、電流を徐々に絞って最終的にゼロとするようコンバータ回路51bを制御する。電流をゼロに絞るまでの時間は、任意に設定できるものとする。
電流が設定値以下になった状態がある時間継続すると、システム制御部120(6)は、DCDCコンバータ50(2)を停止させるように運転指令S3を入力し、コンバータ制御部52bはスイッチング素子51b1〜51b2をオフし、これを状態信号F3に出力する。
システム制御部120(6)は状態信号F3を確認し、DCDCコンバータ50(2)が正常に停止したことを確認する。
なお、前記制御対象の電流は、コンバータ一次側電流I1P(あるいはI1N)、コンバータ二次側電流I2P(あるいはI2N)のうち何れか一つである。
なお、電流をゼロまで絞ってからスイッチング素子51b1〜51b2をオフすることにより、一次側コンデンサ電圧V2が急変して、過電圧等となることを防止することができる。
(ステップ8B−6)
システム制御部120(1)をシステム制御部120(6)に、DCDCコンバータ部50(1)をDCDCコンバータ部50(2)に、それぞれ読み替えることで実施の形態1に示した(ステップ8B−1)と同様となるので説明を割愛する。
以上に示した起動から定常運転を経て停止に至るまでの動作ステップにより、確実な動作の電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
なお、一次側起動による運転のみで良い場合は、二次側スイッチ部70(1)のスイッチ71b、充電抵抗72は不要であり削除して良い。
また、二次側起動による運転のみで良い場合は、一次側スイッチ部30(1)のスイッチ31b、充電抵抗32は不要であり削除して良い。
次に、実施の形態6に示した電力貯蔵システムの詳細な異常検出の方法と異常を検出した場合の動作の説明を行う。
電力貯蔵システムを安全に安定に動作させるためには、電力貯蔵システムの各部に異常が生じた場合に、異常の種類に応じて速やかに適切な措置を講ずる必要がある。従って、異常の検出方法と、異常の種類に応じてどのような措置を講ずるかは重要となるので以下に説明する。
(異常検出1−6)差電流異常検出
システム制御部120(6)は、電流検出器12、92の出力である一次側差電流I2、二次側差電流I4が設定値以下でない状態がある時間継続した場合、回路中の何れかの場所で絶縁劣化等による漏れ電流の増加が生じていると判断し、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの投入信号S0〜S2、S5〜S7をオフし、DCDCコンバータ50(2)のスイッチング素子51b1〜51b2をオフし、放電回路部45(3)に放電指令S4を入力し一次側コンデンサ43の電荷を放電させる。
以上のように動作させることで、漏れ電流の増加を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
なお、前記設定値を複数の段階で構成し、差電流が十分微小である場合には、電力貯蔵システムは停止せずに、システム制御部あるいは装置内や運転席等に設置される記録装置(図示せず)あるいは表示灯(図示せず)等に記録あるいは表示させることで点検を促す構成としてもよい。
(異常検出2−6)スイッチ異常検出
システム制御部120(6)は、スイッチ8aの投入指令S0をオンしたにもかかわらず、スイッチ8aの投入コイル31a3の故障等で主接点31a1が投入されず、補助接点31a2が閉じず補助接点信号F0がオンにならない状態がある時間継続した場合、
また、投入指令S0をオフしている状態で補助接点31a2がオンとなり補助接点信号F0がオンになっている状態がある時間継続した場合、
システム制御部120(6)はスイッチ8aの異常とみなす。
なお、スイッチ31a,31b,71a〜71cについても同様の方法で異常検出を行う。
スイッチ8a、31a,31b,71a〜71cの何れかで異常が検出された場合、システム制御部120(1)は全てのスイッチ8a、31a,31b,71a〜71cの投入指令S0〜S2、S5〜S7をオフし、DCDCコンバータ50(2)のスイッチング素子51b1〜51b2をオフし、
放電回路部45(3)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、スイッチの故障を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出3−6)一次側コンデンサ充電異常検出(一次側起動時)
システム制御部120(6)は、一次側起動時における前記(ステップ2A−6)おいて、スイッチ31bが正常に投入されたと認識した後、一定時間経過後においても一次側電圧V1と一次側コンデンサ電圧V2との差が設定値以上ある場合、あるいは一次側電流I1が設定値以上流れている場合は、一次側コンデンサ43の地絡等の異常で充電が完了できないと判断し、それまで投入したスイッチ8a、31a、31bの投入指令S0〜S2をオフし、放電回路部45(3)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、一次側コンデンサ43の充電回路の異常を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出6−6)一次側コンデンサ充電異常検出(二次側起動時)
システム制御部120(6)は、二次側起動時における前記(ステップ2B−5)および(ステップ2B−6)おいて、設定された時間以内に一次側コンデンサ43の初期充電、および充電が完了しない場合、あるいはコンバータ制御部52bからコンバータの故障を示す状態信号F3を受信した場合には、DCDCコンバータ50(2)あるいは一次側コンデンサ43周辺の異常とみなし、それまでに投入したスイッチ71b、71cの投入指令S6、S7をオフし、DCDCコンバータ50(2)のスイッチング素子51b1〜51b2を停止させ、放電回路部45(3)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43電荷を放電する。
以上のように動作させることで、一次側コンデンサ43の充電回路の異常を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出7−6)一次側コンデンサ過電圧検出
システム制御部120(6)は、電圧検出器42により検出される一次側コンデンサ電圧V2がある設定値を超えた場合、DCDCコンバータ50(2)のスイッチング素子51b1〜51b2を停止させ、スイッチ31a、31b、71a〜71cの投入指令S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(3)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43電荷を放電する。
以上のように動作させることで、一次側コンデンサ電圧V2の過電圧を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出9−6)DCDCコンバータ過電流検出
システム制御部120(6)は、コンバータ回路51bのスイッチング素子51b1〜51b2の電流がある設定値以上である場合、DCDCコンバータ50(2)のスイッチング素子51b1〜51b2をオフさせる。
なお、スイッチング素子51b1〜51b2の電流の代わりに、コンバータ二次側電流I1P(あるいはI2N)が設定値以上である場合、スイッチング素子51b1〜51b2をオフさせることでもよい。
なお、スイッチ31a、31b、71a〜71cの投入指令S1、S2、S5〜S7はオフせず、放電回路部45(3)に放電指令S4は入力せず、一次側コンデンサ43の電荷は放電しない。
コンデンサ43の電荷を放電せず、スイッチング素子51b1〜51b2をオフさせるのみとする理由は、DCDCコンバータの過電流は、一次側コンデンサ電圧V2の急変による外乱で一時的に生じる可能性のある現象であり、直ちにDCDCコンバータ自体の異常とは言えず、またDCDCコンバータを破損する可能性も少ないためである。
以上のように動作させることで、DCDCコンバータの過電流を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
さらに、再度のコンデンサの充電等による、再起動にかかる時間を短縮することが可能となる。
(異常検出10−6)DCDCコンバータ温度異常検出
システム制御部120(6)は、コンバータ回路51bのスイッチング素子51b1〜51b2の表面温度、あるいは、スイッチング素子51b1〜51b2が取り付けてある冷却用フィン(図示せず)の温度がある設定値以上である場合、スイッチング素子51b1〜51b2をオフさせる。
なお、スイッチ31a、31b、71a〜71cの投入指令S1、S2、S5〜S7はオフせず、放電回路部45(3)に放電指令S4は入力せず、一次側コンデンサ43の電荷は放電しない。
コンデンサの電荷を放電せず、スイッチング素子51b1〜51b2をオフさせるのみとする理由は、DCDCコンバータの温度上昇は、一時的な過負荷で生じる可能性のある現象であり、直ちにDCDCコンバータ自体の異常とは言えず、またDCDCコンバータを破損する可能性も少ないためである。
なお、前記設定値よりも低い別の設定値を設け、前記別の設定値を超過した時点で、まずはDCDCコンバータの電流を絞って温度上昇を抑制するように制御し、それでも前記設定値を超過した場合にスイッチング素子51b1〜51b2をオフさせるよう構成すれば、極力運転を継続させることが可能となるので好ましい。
以上のように動作させることで、DCDCコンバータの温度異常を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
さらに、再度のコンデンサの充電等による、再起動にかかる時間を短縮することが可能となる。
(異常検出11−6)スイッチング素子異常検出
システム制御部120(6)は、コンバータ回路51bのスイッチング素子51b1〜51b2の異常(異常の内容は以下に説明する)がスイッチング素子51b1〜51b2に内蔵された検出回路(図示せず)あるいはスイッチング素子51b1〜51b2の駆動回路(図示せず)あるいはコンバータ制御部52bにより検出された場合に、それを状態信号F3により認識した後、DCDCコンバータ50(2)のスイッチング素子51b1〜51b2を停止させ、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの投入指令S0、S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(3)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43の電荷を放電する。
なお、スイッチング素子51b1〜51b2は、内蔵された検出回路(図示せず)が異常を検出した場合、システム制御部120(2)やコンバータ制御部52bからのオフ指令によらず、自主的にスイッチングをオフしても良い。このような機能を持ったスイッチング素子はインテリジェントパワーモジュールと称し実用化されている。このようにすれば、異常の検出から遅れなくより早くスイッチングをオフさせることも可能となり、保護性能が向上する。
また、前記異常とは、スイッチング素子51b1〜51b2に流れる電流が急激な立ち上がりを持った過大なものである場合、スイッチング素子51b1〜51b2の内部の温度がある設定値以上である場合、スイッチング素子51b1〜51b2のオンオフ信号の電圧が不安定になる懸念が有る場合である。これらの現象は、スイッチング素子51b1〜51b2の破損につながる恐れのある現象である。
以上のように動作させることで、スイッチング素子異常を検出し、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出12−6)一次側過電流検出
システム制御部120(6)は、スイッチ8aが過電流により自己解放した場合、投入指令S0をオンしているにもかかわらず補助接点信号S0がオフになるのでこれを検出し、DCDCコンバータ50(2)のスイッチング素子51b1〜51b2を停止させ、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの投入指令S0、S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(3)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43の電荷を放電する。
スイッチ8aが過電流により自己解放した場合、回路の短絡、地絡により過電流が流れた可能性が考えられるため、以上のように動作させることで、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出13−6)二次側過電流検出
システム制御部120(6)は、ヒューズ101aあるいは101bが溶断した場合、補助接点信号F8、F9がオンになるのでこれを検出し、DCDCコンバータ50(2)のスイッチング素子51b1〜51b2を停止させ、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの投入指令S0、S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(3)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43の電荷を放電する。
ヒューズ101a、101bの溶断は、回路の短絡、地絡により過電流が流れた可能性が考えられるため、以上のように動作させることで、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
(異常検出14−6)電力貯蔵部異常検出
システム制御部120(6)は、電力貯蔵部モニタ112からの温度異常、過充電、過放電を示す状態信号F10が入力された場合、スイッチング素子51b1〜51b2をオフさせる。
この後、温度異常を示す場合は、F10が温度異常を示さなくなれば、スイッチング素子51b1〜51b2の動作を開始させる。
過充電を示す場合は、電力貯蔵部110から放電させるため、DCDCコンバータ50(2)を二次側から一次側への電力フローのみ許可して動作させる。
逆に過放電を示す場合は、電力貯蔵部110へ充電させるため、DCDCコンバータ50(2)を一次側から二次側への電力フローのみ許可して動作させる。
なお、一定時間経過後も状態信号F10が温度異常、過充電、あるいは過放電を示し続ける場合、電力貯蔵部110に回復不能な異常が生じていることが懸念されるので、システム制御部120(6)は、DCDCコンバータ50(2)のスイッチング素子51b1〜51b2を停止させ、スイッチ8a、31a、31b、71a〜71cの投入指令S0、S1、S2、S5〜S7をオフし、放電回路部45(3)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43の電荷を放電する。
以上のように動作させることで、電力貯蔵部の異常を検出でき、速やかに電力貯蔵システムを停止でき、被害の拡大を回避できる。
なお、前記異常検出時において、異常の発生をシステム制御部あるいは装置内や運転席等に設置される表示灯(図示せず)、あるいは表示モニタ(図示せず)等に記録あるいは表示させるのが好ましい。
また、前記異常検出項目のうち、
(異常検出1−6)差電流異常検出、
(異常検出2−6)スイッチ異常検出、
(異常検出3−6)一次側コンデンサ充電異常検出(一次側起動時)、
(異常検出6−6)一次側コンデンサ充電異常検出(二次側起動時)、
(異常検出11−6)スイッチング素子異常検出、
(異常検出12−6)一次側過電流検出、
(異常検出13−6)二次側過電流検出、
(異常検出14−6)電力貯蔵部異常検出、
については、再起動を行うと被害を拡大する可能性が高い内容であるため、システム制御部120(6)は、異常検出と同時に電力貯蔵システムの起動を禁止する。運転台あるいはシステム制御部等に設置するリセットボタンを押す等の人為的操作をしない限り、起動の禁止は解除されない。
このように構成することで、安易な再起動により異常個所の被害を拡大することを回避することが可能となる。
また、前記異常検出のうち、
(異常検出7−6)一次側コンデンサ過電圧検出、
(異常検出9−6)DCDCコンバータ過電流検出、
(異常検出10−6)DCDCコンバータ温度異常検出、
については、外乱等による一時的な現象である可能性が考えられるので、システム制御部120(6)は、停止措置を実施後、一定時間後に自動的に再起動を実施する。この際、再度の異常の発生の有無を監視し、ある時間以内に同種の異常が検出されない場合には、そのまま運転を継続し、ある時間以内に同種の異常が再度検出された場合には、再度の異常検出と同時に電力貯蔵システムの起動を禁止する。運転台あるいはシステム制御部等に設置するリセットボタンを押す等の人為的操作をしない限り、起動の禁止は解除されない。
このように構成することで、外乱による一時的な異常によるシステムの過剰な電力貯蔵システムの停止を防止しつつ、安易な再起動により異常個所の被害を拡大することを回避することが可能となる。
さらに、システム制御部120(6)の制御電源の電圧が所定の値を下回った場合には、以下のとおりの動作を行う。
システム制御部120(6)の制御電源の電圧が所定の値を下回った場合、あるいはオフとなった場合、スイッチング素子51b1〜51b2の破損を避けるために、システム制御部120(6)は放電回路部45(3)に放電指令S4を入力し、一次側コンデンサ43の電荷を放電する。
また、同時にスイッチ8a、31a、31b、71a〜71cを開放させるために投入指令S0、S1、S2、S5〜S7をオフする。
以上の動作の意味については、実施の形態1に示したものと同様であるので説明を割愛する。
以上に示した実施の形態6の構成では、DCDCコンバータ部50(2)に使用するスイッチング素子が2つで済むため、DCDCコンバータ部50(2)を小型軽量化することが可能となり、小型軽量な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
実施の形態7.
図32は本発明の実施の形態7の電力貯蔵システムの構成例を示す図である。
実施の形態7は、実施の形態6の構成例をベースに変形したものであるので、以下では、実施の形態6と同様の構成の部分は、同一符号をつけてその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
図32に示すように、直流電源1(1)の代わりに直流電源1(2)が配置され、電力貯蔵システム200(7)に入力される構成としている。
電力貯蔵システム200(7)は一次側フィルタ部40(1)の代わりに一次側フィルタ部40(2)が配置された構成としている。
なお、直流電源1(2)、一次側フィルタ部40(2)の構成は、実施の形態2で説明した図19、図20と同じものであるので説明は割愛する。
なお、本実施の形態7に示した構成における電力貯蔵システム200(7)の起動から定常運転を経て停止に至るまでの動作ステップと、異常検知方法については、実施の形態6に示した内容で説明されるので説明を割愛する。
以上に示した実施の形態7の構成とすることで、電力貯蔵システムを駆動制御装置1jと組み合わせて使用する場合、駆動制御装置1jのリアクトル1eを共有することが可能となり、実施の形態6で存在していたリアクトル41を省略することが可能となり、小型軽量な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
また、遮断部8を省略し、駆動制御装置1jのスイッチ1dと共有する構成とすれば、さらに小型軽量な電力貯蔵システムを得ることが可能となる。
なお、以上に示した実施の形態1〜7の構成において、スイッチ71cは、電力貯蔵部110の負側を開放するために設けてあるが、最低限、正側が開放できればよく、この場合スイッチ71cは省略しても良い。
また、以上に示した実施の形態1〜7の構成において、システム制御部とコンバータ制御部は一体のものとして一つにまとめて構成して良いし、逆に制御部を任意の機能ごとに分割して構成してもよい。
また、以上に示した実施の形態1〜7の構成において、電力貯蔵システムを直流電源に接続した場合の構成としているが、交流電源を整流するコンバータ回路の出力に接続しても良いのは言うまでもない。
また、以上の実施の形態1〜7に示した構成は、本発明の内容の一例であり、各実施の形態を組み合わせて構成することも可能であるし、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、例えば一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
さらに、本発明は、電気車等への電力貯蔵システムに限られるものではなく、自動車、エレベータ、電力システム等、種々の関連分野への応用が可能であることも言うまでもない。
本発明の実施の形態1における、電力貯蔵システムの構成例を示す図である。 実施の形態1における、直流電源1(1)の構成例を示す図である。 実施の形態1における、遮断部8の構成例を示す図である。 実施の形態1における、一次電流検出部10の構成例を示す図である。 実施の形態1における、一次電圧検出部20の構成例を示す図である。 実施の形態1における、一次側スイッチ部30(1)の構成例を示す図である。 実施の形態1〜7における、スイッチの構成例を示す図である。 実施の形態1における、一次側フィルタ部40(1)の構成例を示す図である。 実施の形態1における、DCDCコンバータ50(1)の構成例を示す図である。 実施の形態1における、コンバータ回路51a構成例を示す図である。 実施の形態1における、放電回路部45(1)の構成例を示す図である。 実施の形態1における、二次側フィルタ部60(1)の構成例を示す図である。 実施の形態1における、二次側スイッチ部70(1)の構成例を示す図である。 実施の形態1における、二次側電圧検出部80の構成例を示す図である。 実施の形態1における、二次側電流検出部90の構成例を示す図である。 実施の形態1における、保護装置部100の構成例を示す図である。 実施の形態1における、電力貯蔵部110の構成例を示す図である。 実施の形態2における、電力貯蔵システムの構成例を示す図である。 実施の形態2における、直流電源1(2)の構成例を示す図である。 実施の形態2における、一次側フィルタ部40(2)の構成例を示す図である。 実施の形態3における、電力貯蔵システムの構成例を示す図である。 実施の形態3における、放電回路部45(2)の構成例を示す図である。 実施の形態4における、電力貯蔵システムの構成例を示す図である。 実施の形態4における、一次側スイッチ部30(2)の構成例を示す図である。 実施の形態5における、電力貯蔵システムの構成例を示す図である。 実施の形態5における、二次側スイッチ部70(2)の構成例を示す図である。 実施の形態6における、電力貯蔵システムの構成例を示す図である。 実施の形態6における、DCDCコンバータ50(2)の構成例を示す図である。 実施の形態6における、コンバータ回路51b構成例を示す図である。 実施の形態6における、放電回路部45(3)の構成例を示す図である。 実施の形態6における、二次側フィルタ部60(2)の構成例を示す図である。 実施の形態7における、電力貯蔵システムの構成例を示す図である。
符号の説明
1:直流電源
1a:直流電圧源
1b:架線
1c:集電装置
1d:スイッチ
1e:リアクトル
1f:コンデンサ
1g:インバータ
1h:電動機または負荷
1i:レール
8:遮断部
8a:スイッチ
10:一次側電流検出部
11:電流検出器
12:電流検出器
20:一次側電圧検出部
21:電圧検出器
30(1)〜30(2):一次側スイッチ部
31a〜31b:スイッチ
32:充電抵抗
31a1:主接点
31a2:補助接点
31a3:投入コイル
40(1)〜40(2):一次側フィルタ部
41:リアクトル
42:電圧検出器
43:一次側コンデンサ
44:ノイズフィルタ
45(1)〜45(3):放電回路部
46a:一次側ダイオード
46b:二次側ダイオード
46c、46c1、46c2:放電用素子
46d、46d1、46d2:放電用素子駆動回路
46e、46e1、46e2:放電抵抗
50(1)〜50(2):DCDCコンバータ部
51a、51b:コンバータ回路
52a、52b:コンバータ制御部
51a1〜51a4:スイッチング素子
51b1〜51b2:スイッチング素子
51a5:結合リアクトル
60(1)、60(2):二次側フィルタ部
61:リアクトル
62:電圧検出器
63:二次側コンデンサ
64:ノイズフィルタ
70(1)〜70(2):二次側スイッチ部
71a〜71c:スイッチ
72:充電抵抗
80:二次側電圧検出部
81:電圧検出器
90:二次側電流検出部
91〜93:電流検出器
100:保護装置部
101a、101b:ヒューズ
102a、102b:補助接点
110:電力貯蔵部
111:セル
112:電力貯蔵部モニタ
200(1)〜200(8):電力貯蔵システム


本発明は、直流電源からの直流電力をDCDCコンバータ部により所定の電圧、電流に調整して電力貯蔵部に貯蔵する電力貯蔵システムにおいて、前記DCDCコンバータ部の前記直流電力供給源側(一次側)に主回路の電流を検出する一次側電流検出部と、主回路の電圧を検出する一次側電圧検出部と、主回路の開閉を行う一次側スイッチ部と、主回路の高調波を抑制する一次側フィルタ部とを配置すると共に、前記DCDCコンバータ部の前記電力貯蔵部側(二次側)に主回路の高調波を抑制する二次側フィルタ部、主回路の開閉を行う二次側スイッチ部、主回路の電圧を検出する二次側電圧検出部、主回路の電流を検出する二次側電流検出部を配置し、前記一次側電流検出部、前記一次側電圧検出部、前記一次側スイッチ部、前記一次側フィルタ部、前記DCDCコンバータ部、前記二次側フィルタ部、前記二次側スイッチ部、前記二次側電圧検出部、前記二次側電流検出部、及び前記電力貯蔵部から得られた状態信号が入力されるシステム制御部を備え、前記システム制御部は、入力された前記状態信号に基づき異常を検出し、異常の内容に応じて少なくとも前記一次側スイッチ部、前記DCDCコンバータ部、前記二次側スイッチ部の何れかを個別に停止させるよう制御するものである。
システム制御部120(1)は遮断部8に投入指令S0を出力し、一次側スイッチ部30(1)に投入指令S1〜S2を出力し、DCDCコンバータ部50(1)に運転指令S3を出力し、放電回路部45(1)に放電指令S4を出力し、二次側スイッチ部70(1)に投入指令S5〜S7を出力する構成としている。
また、システム制御部120(1)は、遮断部8から補助接点信号F0を入力され、一次側電流検出部10から一次側電流I1、一次側差電流I2を入力され、一次側電圧検出部20から一次側電圧V1を入力され、一次側スイッチ部30(1)から補助接点信号F1、F2を入力され、一次側フィルタ部40(1)から一次側コンデンサ電圧V2を入力され、DCDCコンバータ部50(1)から状態信号F3を入力され、放電回路部45(1)から状態信号F4を入力され、二次側フィルタ部60(1)から二次側コンデンサ電圧V3を入力され、二次側スイッチ部70(1)から補助接点信号F5〜F7を入力され、二次側電圧検出部80から二次側電圧V4を入力され、二次側電流検出部90から二次側正側電流I3、二次側差電流I4、二次側負側電流I5を入力され、保護装置部100から補助接点信号F8、F9を入力され、電力貯蔵部110から状態信号F10を入力される構成としている。
システム制御部120(1)には、外部より運転指令C1が入力される。
前記の各部は、外部より、前記一次側スイッチ部や二次側スイッチ部に内蔵されるスイッチを駆動したり、前記DCDCコンバータ、前記放電回路を動作させたり、前記システム制御部や以下に説明するコンバータ制御部に内蔵されるコンピュータを動作させる等のための制御電源(図示しない)が供給される構成である。
図27に示すように、電力貯蔵システム200(6)にはDCDCコンバータ部50(
1)の代わりにDCDCコンバータ部50(2)が配置され、放電回路部45(1)の代わりに放電回路部45(3)が配置され、二次側フィルタ部60(1)の代わりに二次側フィルタ部60(2)が配置され、システム制御部120(1)の代わりにシステム制御部120(6)が配置される。
放電回路部45(3)は一次側フィルタ部40(1)の後段の正側、負側に接続されており、二次側フィルタ部60(2)はシステム制御部120(6)に入力する信号を有しない。

Claims (41)

  1. 直流電源からの直流電力をDCDCコンバータ部により所定の電圧、電流に調整して電力貯蔵部に貯蔵する電力貯蔵システムにおいて、
    前記DCDCコンバータ部の前記直流電力供給源側(一次側)に主回路の電流を検出する一次側電流検出部と、主回路の電圧を検出する一次側電圧検出部と、主回路の開閉を行う一次側スイッチ部と、主回路の高調波を抑制する一次側フィルタ部とを配置すると共に、
    前記DCDCコンバータ部の前記電力貯蔵部側(二次側)に主回路の高調波を抑制する二次側フィルタ部、主回路の開閉を行う二次側スイッチ部、主回路の電圧を検出する二次側電圧検出部、主回路の電流を検出する二次側電流検出部を配置し、
    外部からの運転指令と、前記一次側電流検出部、一次側電圧検出部、一次側スイッチ部、一次側フィルタ部、DCDCコンバータ部、二次側フィルタ部、二次側スイッチ部、二次側電圧検出部、二次側電流検出部、及び電力貯蔵部から得られた信号とが入力されるシステム制御部により、少なくとも前記一次側スイッチ部、DCDCコンバータ部、二次側スイッチ部のオン、オフ制御を行うようにしたことを特徴とする電力貯蔵システム。
  2. 前記一次側フィルタ部は、主回路に直列接続されたリアクトルと主回路の正負間に接続された一次側コンデンサとで構成されると共に、前記二次側フィルタ部は、主回路に直列接続されたリアクトルと主回路の正負間に接続された二次側コンデンサとで構成され、前記システム制御部の指令に応じて、前記一次側コンデンサと前記二次側コンデンサを、それぞれ別々に、または両方同時に放電する放電回路部を設けたことを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  3. 前記一次側電流検出部、一次側電圧検出部、一次側スイッチ部、一次側フィルタ部を
    順次配置し、前記直流電力供給源と前記一次側電流検出部との間に電流遮断手段を有する遮断部を設けたことを特徴とする請求項2記載の電力貯蔵システム。
  4. 前記二次側フィルタ部、二次側スイッチ部、二次側電圧検出部、二次側電流検出部、及び電力貯蔵部を順次配置し、前記二次側電流検出部と前記電力貯蔵部との間に電流遮断手段を有する保護装置部を設けたことを特徴とする請求項3記載の電力貯蔵システム。
  5. 前記遮断部は、主接点と機械的に結合された補助接点を有したスイッチで構成されたことを特徴とする請求項3記載の電力貯蔵システム。
  6. 前記一次側スイッチ部は、主回路の正側を開閉する手段を有することを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  7. 前記一次側スイッチ部は、主接点と機械的に結合された補助接点を有したスイッチで構成されたことを特徴とする請求項6記載の電力貯蔵システム。
  8. 前記一次側スイッチ部は、前記スイッチと充電抵抗を接続した回路を有することを特徴とする請求項7記載の電力貯蔵システム。
  9. 前記一次側電流検出部は、正側配線と負側配線を流れる電流の差を検出する手段を有することを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  10. 前記一次側フィルタ部及び二次側フィルタ部は、それぞれノイズフィルタを有することを特徴とする請求項2記載の電力貯蔵システム。
  11. 前記DCDCコンバータ部は、双方向昇降圧形コンバータ回路で構成されたことを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  12. 前記DCDCコンバータ部は、双方向降圧形コンバータ回路で構成されたことを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  13. 前記二次側スイッチ部は、主回路の正側のみか、あるいは正側と負側の両方を開閉する手段を有する構成としたことを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  14. 前記二次側スイッチ部は、主接点と機械的に結合された補助接点を有したスイッチで構成されたことを特徴とする請求項13の電力貯蔵システム。
  15. 前記二次側スイッチ部は、前記スイッチと充電抵抗を接続した回路を有することを特徴とする請求項14記載の電力貯蔵システム。
  16. 前記二次側電流検出部は、正側配線と負側配線を流れる電流の差を検出する手段を有することを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  17. 前記保護装置部は、前記電流遮断手段の状態を検出する手段を有することを特徴とする請求項4記載の電力貯蔵システム。
  18. 前記電力貯蔵部は、セルを複数直並列接続して構成され、前記セルの状態を検出するモニタ装置からの状態信号を前記システム制御部へ入力することを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  19. 前記システム制御部は、前記遮断部への投入指令を出力した後、前記遮断部からの補助接点信号を確認して前記遮断部の正常投入を認識する構成としたことを特徴とする請求項5記載の電力貯蔵システム。
  20. 前記システム制御部は、前記一次側スイッチ部への投入指令を出力した後、前記一次側スイッチ部からの補助接点信号を確認して前記一次側スイッチ部の正常投入を認識する構成としたことを特徴とする請求項7記載の電力貯蔵システム。
  21. 前記システム制御部は、前記一次側電圧検出部からの検出値と、前記一次側コンデンサの電圧の差がある設定値以下となった後、ある設定時間経過後に、前記一次側コンデンサの充電が完了したと認識することを特徴とする請求項2記載の電力貯蔵システム。
  22. 前記直流電力供給源からの直流電力で前記電力貯蔵システムを起動させる場合、前記双方向昇降圧形コンバータ回路の出力により前記二次側フィルタに内蔵される二次側コンデンサを充電することを特徴とする請求項11記載の電力貯蔵システム。
  23. 前記電力貯蔵部からの電力で電力貯蔵システムを起動させる場合、前記電力貯蔵部の電力により前記一次側フィルタに内蔵される一次側コンデンサを充電することを特徴とする請求項11または12記載の電力貯蔵システム。
  24. 前記システム制御部は、前記二次側電圧検出部からの検出値と、前記二次側コンデンサの電圧の差がある設定値以下となった後、ある設定時間経過後に、前記二次側コンデンサの充電が完了したと認識することを特徴とする請求項2記載の電力貯蔵システム。
  25. 前記システム制御部は、前記二次側スイッチ部への投入指令を出力した後、前記二次側スイッチ部からの補助接点信号を確認して前記二次側スイッチ部の正常投入を認識することを特徴とする請求項14記載の電力貯蔵システム。
  26. 前記システム制御部は、前記一次側スイッチ部と前記二次側スイッチ部の正常投入を確認後、前記DCDCコンバータをその電流がゼロとなるように制御することを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  27. 前記システム制御部は、電力貯蔵システムを停止させる場合、前記DCDCコンバータの電流を設定されたレートで徐々に絞り、その電流がゼロとなった後、前記DCDCコンバータに内蔵されるスイッチング素子をオフするように制御することを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  28. 前記システム制御部は、前記DCDCコンバータに内蔵されるスイッチング素子がオフした後、前記一次側スイッチ部と前記二次側スイッチ部をオフすることを特徴とする請求項1記載の電力貯蔵システム。
  29. 前記システム制御部は、前記遮断部、前記一次側電流検出部、前記一次側電圧検出部、前記一次側スイッチ部、前記一次側フィルタ部、前記DCDCコンバータ部、前記二次側フィルタ部、前記放電回路部、前記二次側スイッチ部、前記二次側電圧検出部、前記二次側電流検出部、前記保護装置部、前記電力貯蔵部から得られる信号により異常を検出し、
    異常の内容に応じて前記遮断部、前記一次側スイッチ部、前記DCDCコンバータ部、前記放電回路部、前記二次側スイッチ部の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項4記載の電力貯蔵システム。
  30. 前記システム制御部は、前記異常の内容が、前記一次側電流検出部により検出された正側配線と負側配線を流れる電流の差が設定値以上である場合、あるいは
    前記二次側電流検出部により検出された正側配線と負側配線を流れる電流の差が設定値以上である場合、
    少なくとも前記一次側スイッチ部と前記二次側スイッチ部と前記DCDCコンバータ部をオフし、前記一次側フィルタ部及び二次側フィルタ部に接続された放電回路をオンすることを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  31. 前記システム制御部は、前記異常の内容が、前記遮断部、一次側スイッチ部、二次側スイッチ部の何れかのスイッチの異常である場合、
    少なくとも前記一次側スイッチ部と前記二次側スイッチ部と前記DCDCコンバータ部をオフし、前記放電回路をオンすることを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  32. 前記システム制御部は、前記異常の内容が、前記一次側コンデンサあるいは前記二次側コンデンサの充電異常である場合、
    少なくとも前記一次側スイッチ部と前記二次側スイッチ部と前記DCDCコンバータ部をオフし、前記放電回路をオンすることを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  33. 前記システム制御部は、前記異常の内容が、前記一次側コンデンサあるいは前記二次側コンデンサの過電圧である場合、
    少なくとも前記一次側スイッチ部と前記二次側スイッチ部と前記DCDCコンバータ部をオフし、前記放電回路をオンする構成としたことを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  34. 前記システム制御部は、前記異常の内容が、前記DCDCコンバータの過電流である場合、
    前記DCDCコンバータ部をオフすることを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  35. 前記システム制御部は、前記異常の内容が、前記DCDCコンバータの温度異常である場合、
    前記DCDCコンバータ部をオフすることを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  36. 前記システム制御部は、前記異常の内容が、前記DCDCコンバータのスイッチング素子の異常である場合、
    前記一次側スイッチ部と前記二次側スイッチ部と前記DCDCコンバータ部をオフし、前記放電回路をオンすることを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  37. 前記システム制御部は、前記異常の内容が、前記遮断部の自己遮断である場合、
    少なくとも前記一次側スイッチ部と前記二次側スイッチ部と前記DCDCコンバータ部をオフし、前記放電回路をオンすることを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  38. 前記システム制御部は、前記異常の内容が、前記保護装置部の自己遮断である場合、
    少なくとも前記一次側スイッチ部と前記二次側スイッチ部と前記DCDCコンバータ部をオフし、前記放電回路をオンすることを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  39. 前記システム制御部は、前記異常の内容が、前記電力貯蔵部の異常である場合、
    少なくとも前記一次側スイッチ部と前記二次側スイッチ部と前記DCDCコンバータ部をオフし、前記放電回路をオンすることを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  40. 前記システム制御部は、前記異常が生じた場合、前記システム制御部にその異常内容を記録し、外部装置にその異常を通知することを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
  41. 前記システム制御部は、前記異常を、その内容に応じて複数のカテゴリーに分け、少なくとも、異常検出による停止後に自動的に再起動させるものと、人為的にリセット操作を行わないと再起動が行われないものとに分類することを特徴とする請求項29記載の電力貯蔵システム。
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