WO2012050163A1 - 蓄電システム用の自己診断装置 - Google Patents

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WO2012050163A1
WO2012050163A1 PCT/JP2011/073551 JP2011073551W WO2012050163A1 WO 2012050163 A1 WO2012050163 A1 WO 2012050163A1 JP 2011073551 W JP2011073551 W JP 2011073551W WO 2012050163 A1 WO2012050163 A1 WO 2012050163A1
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WO
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power storage
diagnosis
state
self
storage system
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PCT/JP2011/073551
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孝義 阿部
中島 武
池部 早人
大樹 中津
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三洋電機株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a self-diagnosis device for a power storage system, and more particularly to a self-diagnosis device for a power storage system that performs self-diagnosis at the time of startup of a power storage system including many components in addition to the power storage device.
  • Energy is effectively used by using power storage devices such as secondary batteries.
  • power storage devices such as secondary batteries.
  • photovoltaic power generation systems have been actively developed as environmentally friendly clean energy, but since photoelectric conversion modules that convert sunlight into electric power do not have a storage function, they can be combined with secondary batteries.
  • energy is effectively utilized by charge / discharge control in which power generated by a photoelectric conversion module is charged in a secondary battery and discharged from the secondary battery in response to a request from an external load or the like.
  • Patent Document 1 as a power storage system using a secondary battery such as a lithium ion secondary battery, self-diagnosis means for checking whether there is an abnormality in the power storage system, the voltage between terminals of the secondary battery, and the battery flow Means for measuring the current and temperature related to the battery, charge / discharge control means connected to the positive charge line, system control means, an inverter connected to the charge / discharge control means, and a device supplied with electric power from the inverter
  • a configuration including a communication unit for equipment that performs bidirectional communication is disclosed.
  • Patent Document 2 in a power storage system using 100 to 150 lithium ion secondary batteries, a microcomputer that receives a signal from a current detection circuit and detects the amount of charge and the voltage of each lithium ion secondary battery are excessive. It is stated that when the discharge set value is exceeded, the main switching element is turned off and the starting switching transistor is turned off. Further, it is stated that when the voltage of each lithium ion secondary battery exceeds the overcharge set value, a bypass circuit is provided so as not to exceed the withstand voltage even when the main switching element is turned off.
  • the power storage device When performing abnormality monitoring or abnormality diagnosis in a power storage system, if the procedure is mistaken and the power storage device is overcharged or overdischarged, or the current exceeds the rating for each storage battery module constituting the power storage device Can flow, the power storage device can be damaged.
  • An object of the present invention is to provide a self-diagnosis device for a power storage system that makes it possible to perform a self-diagnosis at startup while suppressing damage to the power storage device.
  • a self-diagnosis device for a power storage system includes a power storage device, a charge / discharge switch device arranged to be connected to the power storage device, and a power storage device breaker provided between the power storage device and the charge / discharge switch device.
  • a self-diagnosis device for a power storage system including a peripheral item diagnosis unit that diagnoses a peripheral diagnosis item with the power storage device breaker shut off.
  • the power storage device can be prevented from being accidentally damaged at the stage of self-diagnosis of the power storage system by the self-diagnosis device for the power storage system.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a diagnostic procedure performed using the power storage device subsequent to FIG. 2. It is a flowchart which shows the procedure of the electrical storage device breaker diagnosis of FIG. It is a flowchart which shows the procedure of the load side breaker diagnosis of FIG. It is a flowchart which shows the procedure of the converter diagnosis of FIG. It is a flowchart which shows the procedure of the switching apparatus diagnosis of FIG. It is a flowchart which shows the procedure of the electrical storage apparatus diagnosis of FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for determining a discharge switch operation in the embodiment according to the invention.
  • it is a figure explaining normal operation mode and standby mode.
  • it is a figure explaining the setting conditions of normal operation mode.
  • it is a figure explaining the setting conditions of standby mode.
  • it is a figure explaining the effect of using standby mode.
  • it is a figure explaining the other effect of using standby mode.
  • secondary batteries such as a lithium ion secondary battery, a nickel hydride battery, and a nickel cadmium battery, can be used.
  • a secondary battery is a battery that can be charged and discharged.
  • solar power generation power and external commercial power will be described as power sources, but other power sources such as wind power generation power may be used.
  • the number of storage batteries constituting the power storage device described below the number of photovoltaic power generation modules constituting the photoelectric conversion module for photovoltaic power generation, voltage, current, SOC (State Of Charge) value, etc. It is an example for this, and it can change suitably according to the specification etc. of an electrical storage system.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the power storage system 10.
  • the power storage system 10 includes a power storage device 30, a load-side breaker 26, a power storage device breaker 50, a charge / discharge switch device 60, and a control block 80.
  • an external commercial power source 12 as a power source
  • a photoelectric conversion module 14 a direct current suitable for an AC load 16, a DC load 18, and a DC load 18 as loads.
  • a DC / DC converter 28 for converting to voltage is shown.
  • AC is indicated as AC and DC as DC, depending on the case.
  • a thick solid line indicates a power flow
  • a thin solid line with an arrow indicates a signal flow.
  • the AC load 16 is a device driven by AC power, and is, for example, a mechanical device such as a rotating electrical machine, an air conditioner, a processing machine, or an assembly machine.
  • the DC load 18 is a device driven by direct current power, and is, for example, an office device, a lighting device, or the like. These are collectively called external loads.
  • the DC / DC converter 28 is, for example, a voltage converter that makes 96V DC power supplied from the power storage device 30 about 12V DC power suitable for office equipment and the like.
  • External commercial power supply 12 as a power source is a single-phase or three-phase AC power source.
  • the photoelectric conversion module 14 as a power source is a combination of a plurality of photovoltaic power generation modules.
  • the four sets of photovoltaic power generation blocks are used in parallel to each other.
  • an output voltage of about 240 V can be obtained, and three solar power generation modules arranged in each solar power generation block are connected.
  • an output voltage of about 120V can be obtained.
  • the switching device 20 is a connection switching device having a function of changing the connection state of a plurality of photovoltaic power generation modules constituting the photoelectric conversion module 14 and switching the output voltage between about 240 V and about 120 V as described above. . Since the output voltage is switched by switching, it can be called a voltage switching device from that viewpoint. Further, in a broad sense, the configuration of the power source is changed, and the photovoltaic power generation is converted into a 240V DC power source or a 120V DC power source, so that it can be considered as one type of power conversion device.
  • the switching device 20 can connect the generated power of the photoelectric conversion module 14 to the inverter 22 side or the charge / discharge switch device 60 so as to be selectively switchable.
  • the photoelectric conversion module 14 When the photoelectric conversion module 14 is connected to the inverter 22 side, six photovoltaic power generation modules are connected in series (series connection form), and the power generated in the photovoltaic power generation module is converted to a relatively high voltage at the inverter 22. Can be supplied to. In the serial connection form, the photoelectric conversion module 14 and the charge / discharge switch device 60 are electrically disconnected. When the photoelectric conversion module 14 is connected to the charge / discharge switch device 60, three photovoltaic power generation modules are connected in series, these are connected in parallel (parallel connection form), and the electric power generated in the photovoltaic power generation module Can be supplied to the charge / discharge switch device 60 at a relatively low voltage. In the parallel connection form, the photoelectric conversion module 14 and the inverter 22 are electrically disconnected.
  • the switching device 20 and the control block 80 are connected by a communication line, and switching between the serial connection form and the parallel connection form is performed by a command from the control block 80, and information indicating which connection form is currently in use is provided. It is transmitted to the control block 80.
  • the inverter 22 When power is supplied to the inverter 22, the inverter 22 is connected in series with an output operating voltage of about 240V.
  • the inverter 22 is a power converter that converts DC power into AC power, and can be considered as one type of power conversion device in a broad sense.
  • the inverter 22 can convert about 240 V DC power from the switching device 20 into AC power and supply it to the AC load 16. In some cases, so-called reverse tide or power sale can be performed to return to the external commercial power source side.
  • the AC / DC converter 24 is a power converter that converts AC power into DC power, and can be considered as one type of power conversion device in a broad sense.
  • the AC / DC converter 24 converts AC power from the external commercial power supply 12 or AC power converted by the inverter 22 into DC power as backup power when DC power is not supplied from the power storage device 30 to the DC load 18. Is.
  • the DC power is supplied to the DC load 18 via the AC / DC converter 24 when the amount of charge of the power storage device 30 is reduced and discharging is prohibited (when only a state of charge described later is entered).
  • the AC / DC converter 24 and the control block 80 are connected by a communication line capable of exchanging digital data, and the control block 80 transmits operating condition settings, output DC power command value (for example, output voltage value) settings, and the like. Then, from the AC / DC converter 24, operation state data and the like are transmitted to the control block 80.
  • the load-side breaker 26 is a power interruption device provided between the power storage system 10 and the DC load 18 and on the DC load 18 side.
  • the load-side breaker 26 supplies the DC power from the power storage device 30 or the like to the DC load 18 via the DC / DC converter 28, the load-side breaker 26 reduces the power flow when a current exceeding a predetermined cutoff threshold flows. Can be blocked.
  • the load-side breaker 26 can be a manual type, and the user needs to manually perform a switch operation in order to switch from the connected energized state to the disconnected state, or from the disconnected state to the energized state.
  • the load-side breaker 26 and the control block 80 are connected by a communication line that transmits a status signal. In the control block 80, it can be seen whether the load-side breaker 26 is in a connected state or a disconnected state. Needless to say, the load-type breaker 26 may be automatically cut off based on a cut-off signal from the control block 80. However, in order to ensure the protection of the DC load 18, the manual type is better.
  • the charge / discharge switch device 60 is a charge / discharge switching device connected to the power storage device 30 for charging from the power source and discharging from the power storage device 30 to an external load. Specifically, it is arranged between the switching device 20 and the power storage device 30 as the charging path side, and between the load side breaker 26 and the power storage device 30 as the discharge path side.
  • the charging / discharging switch device 60 includes a charging switch 70 on the charging path side, a discharging switch 74 on the discharging path side, and a diode group 68 that prevents backflow during charging / discharging.
  • current / voltage detectors 62, 64, 66 on the power storage device side are provided on the power storage device 30 side, and a current / voltage on the charge side is provided on the switching device 20 side of the charge switch 70.
  • a voltage detector 72 is provided, and a discharge-side current / voltage detector 76 is provided on the load-side breaker 26 side of the discharge switch 74.
  • the charge switch 70 and the discharge switch 74 are semiconductor switch elements that are turned on / off by an electrical signal, and specifically, FETs can be used.
  • the current / voltage detectors 62, 64, 66 on the power storage device side, the current / voltage detector 72 on the charge side, and the current / voltage detector 76 on the discharge side can be configured by a voltage detection sensor and a current detection sensor.
  • the storage device 30 has two storage battery packs (32 and 32-2, 34 and 34-2, 36 and 36-2) connected in series, and these are connected in parallel in three rows. Therefore, the current / voltage detectors 62, 64, and 66 on the power storage device side are provided corresponding to each of the three columns.
  • the number of storage battery packs constituting the power storage device 30 is not limited to six, and may be increased or decreased based on the required power, but the charge / discharge switch device 60 has one charge / discharge path. Therefore, it is important that the power storage system 10 behaves as a single battery.
  • the charge switch 70 and the discharge switch 74 are connected to the control block 80 through a communication line through which a charge / discharge command is transmitted.
  • the charge / discharge command from the control block 80 is performed by a LOW (0) / HIGH (1) signal indicating ON / OFF of the switch.
  • the current / voltage detectors 62, 64, 66 on the power storage device side, the current / voltage detector 72 on the charge side, and the current / voltage detector 76 on the discharge side are respectively connected to the control block 80 and analog data (for example, the detection amount is 1). Connected to a communication line capable of transmitting (converted to a voltage value of -5V).
  • the power storage device breaker 50 can cut off the flow of electric power when a current exceeding a predetermined cut-off threshold flows.
  • the power storage device breaker 50 is provided between the power storage device 30 and the charge / discharge switch device 60.
  • the power storage device 30 includes three breakers 52, 54, and 56 corresponding to the configuration of the power storage device 30 having three rows.
  • the breaker 52 is in a row in which the storage battery pack 32 and the storage battery pack 32-2 are connected in series
  • the breaker 54 is in a row in which the storage battery pack 34 and the storage battery pack 34-2 are connected in series
  • the breaker 56 is in the storage battery.
  • the pack 36 and the storage battery pack 36-2 are arranged corresponding to the columns connected in series.
  • the power storage device breaker 50 has a function of performing transmission / reception with the control block 80.
  • the power storage device breaker 50 can switch from the connected state to the cut-off state according to a command from the control block 80.
  • the power storage device breaker 50 transmits to the control block 80 as a status signal whether the current state is a connected state or a disconnected state. Both the command signal and the status signal are transmitted as a LOW (0) / HIGH (1) signal. Transmission of these signals is performed for each of the breakers 52, 54, and 56.
  • the power storage device breaker 50 can be switched from a shut-off state to a connected state in which power is supplied by a user's manual switch operation.
  • a plurality of secondary batteries are combined in series and in parallel to form an assembled battery, which is accommodated in one assembled battery case.
  • the unit of this assembled battery case is called a storage battery pack.
  • a storage battery pack 32 and a storage battery pack 32-2 are connected in series
  • a storage battery pack 34 and a storage battery pack 34-2 are connected in series
  • a storage battery pack 36 and a storage battery pack 36-2 are connected in series. What is connected in series is connected in parallel in three rows.
  • the storage battery state detection units 38, 38-2, 40, 40-2, 42, 42-2 are provided for each storage battery pack 32, 32-2, 34, 34-2, 36, 36-2. Arranged inside.
  • Each storage battery state detection unit has a function of detecting and transmitting to the control block 80 the voltage between + and-of the storage battery pack, the current flowing through the storage battery pack, the temperature inside the storage battery pack, and the like as the internal state of each storage battery pack.
  • the internal state of each storage battery pack has a function of detecting an abnormal state such as sensor abnormality, overcurrent, overdischarge, overcharge, and the like and transmitting it to the control block 80.
  • the storage battery state detectors 38, 38-2, 40, 40-2, 42, 42-2 and the control block 80 are connected by a signal line capable of transmitting the internal state of the storage battery pack as a digital signal.
  • Each storage battery pack 32, 32-2, 34, 34-2, 36, 36-2 includes various sensors such as a storage battery state detection unit in the assembled battery case and transmission / reception of detection signals to / from the outside.
  • the control block 80 is a control device having a function of controlling each component as a whole with respect to charging and discharging of the power storage system 10.
  • the display unit 82 connected to the control block 80 is a small display capable of displaying error contents and the like when executing a self-diagnosis function described later.
  • the operation lamp 84 is an indicator lamp that lights up when the power storage system 10 is in an operating state.
  • the error lamp 86 is a warning indicator lamp that is turned on when an abnormality occurs in the power storage system 10. Therefore, when the power storage system 10 is operating normally, the operation lamp 84 is turned on and the error lamp 86 is turned off.
  • the control block 80 has a function of controlling the operation of the power storage system 10 as a whole as described above.
  • the control block 80 diagnoses whether or not the state of each component is normal at the start-up self-diagnosis device 90 for diagnosing whether or not the state of each component is normal at the time of startup.
  • the operation control device 120 that has a normal operation mode and a standby mode as operation modes and controls state transition between them.
  • the self-diagnosis device 90 at the time of startup is for diagnosing the state of each component.
  • the apparatus diagnosis unit 100 and the switch diagnosis unit 102 are included. Details of each will be described later.
  • the regular monitoring device 110 includes a detected abnormality classification unit 112, a failure state processing unit 114, and an abnormal state processing unit 116.
  • the detected abnormality classification unit 112 is based on a predetermined classification criterion, and the detected abnormal state is a failure state in which early recovery cannot be expected or a recoverable abnormality Classify into states.
  • the failure state processing unit 114 shuts off the power storage device breaker 50 and outputs an alarm when the detected abnormal state is classified as a failure state in which early recovery cannot be expected.
  • the abnormal state processing unit 116 outputs an alarm when the detected abnormal state is classified as a recoverable abnormal state. Details of each will be described later.
  • the operation control device 120 includes a normal operation mode setting unit 122, a standby mode setting unit 124, and a state transition unit 126.
  • the normal operation mode setting unit 122 sets the power storage device breaker 50 and the load-side breaker 26 in a connected state, and monitors the charge state and the internal state of the power storage device 30 and operates the charge / discharge switch device 60 according to the charge state. Sets the normal operation mode to be controlled.
  • the standby mode setting unit 124 sets both the power storage device breaker 50 and the load-side breaker 26 in a connected state, and prohibits the operation of the charge / discharge switch device 60 while interrupting the monitoring of the charge state and the internal state of the power storage device 30. Set the standby mode to be in the state.
  • the state transition unit 126 performs state transition between the normal operation mode and the standby mode. Details of each will be described later.
  • the self-diagnosis at start-up by the self-diagnosis device 90 at start-up, the regular monitoring by the periodic monitoring device 110, and the operation control by the operation control device 120 can also be realized by executing software. For example, it can be realized by assembling a program to include a self-diagnosis program at startup, a periodic monitoring program, and an operation control program in the overall operation program of the power storage system, and executing these programs.
  • the self-diagnosis at startup by the self-diagnosis device 90 at startup, the periodic monitoring by the periodic monitoring device 110, and the operation control by the operation control device 120 may be partially realized by hardware.
  • FIGS. 2 to 12 relate to the self-diagnosis device 90 at the time of startup
  • FIGS. 13 and 14 relate to the periodic monitoring device 110
  • FIGS. 18 to 22 relate to the operation control device 120.
  • FIG. 2 and 3 are flowcharts showing the self-diagnosis procedure at the time of startup.
  • peripheral diagnostic items what can be diagnosed without using the power storage device 30 and what can be diagnosed with respect to the power storage device while the power storage device breaker 50 is shut off are referred to as peripheral diagnostic items.
  • the self-diagnosis procedure at startup shown in FIG. 2 is a diagnostic procedure for peripheral diagnostic items.
  • the self-diagnosis procedure at the time of startup shown in FIG. 3 is to diagnose the charge / discharge switch device 60 with the power storage device breaker 50 connected when the diagnosis result of the peripheral diagnosis item is normal. It is the diagnostic procedure of the electrical storage apparatus in FIG.
  • Diagnosing peripheral diagnostic items prior to other items is based on the assumption that there is an abnormality in the components that can be diagnosed without using the power storage device and the power storage device breaker 50 and that the power storage device 30 is used. This is because if the power storage device 30 is unexpectedly overcharged, overdischarged or overcurrent, the power storage device 30 may be damaged.
  • an overall operation program for the power storage system is started.
  • the first to start is a self-diagnosis program at the time of startup.
  • initialization is performed (S10).
  • each component of the power storage system 10 is set to an initial state.
  • switching device 20 is set in a serial connection state
  • power storage device breaker 50 is set in a cutoff state.
  • the initialization processing procedure is executed by the initialization setting unit of the self-diagnosis device 90 at the time of startup.
  • the power storage device breaker 50 activates a subroutine for monitoring that it is in the initial shut-off state (S12). After S12, during the self-diagnosis procedure at the time of activation, a subroutine for monitoring that the load-side breaker 26 is in the cutoff state is activated (S14). After S14, converter diagnosis is performed to diagnose whether the AC / DC converter 24 can normally communicate with the self-diagnosis device 90 at the time of start-up and operates as instructed (S16). After S16, the switching device for diagnosing whether the switching device 20 is set to the initial state and whether the switching device 20 can normally communicate with the self-diagnosis device 90 at the time of activation and operates as instructed. Is diagnosed (S18).
  • the power storage device 30 can normally communicate with the startup self-diagnosis device 90, and each storage battery pack 32, 32-2, 34, 34-2, 36, 36-2 constituting the power storage device 30 is provided.
  • the power storage device for diagnosing whether or not the internal state of the battery can be acquired is diagnosed (S20).
  • the steps up to here are the diagnostic processing procedures for the peripheral diagnostic items, and these processing procedures are executed by the peripheral item diagnostic unit of the self-diagnosis device 90 at the time of startup.
  • S12 and S14 may be reversed in order
  • S16 and S18 may be reversed in order.
  • Each diagnosis is executed in more detail by the subroutine, and the contents thereof will be described later with reference to FIGS.
  • the subroutine activated in S12 is stopped (S21), and the display unit 82 displays that the power storage device breaker 50 is in a connected state (S22). This display prompts the user to connect the power storage device breaker 50.
  • the subroutine activated in S14 is stopped (S27), and the load-side breaker 26 may be connected to the display unit 82. Is displayed (S28). This display prompts the user to connect the load-side breaker 26.
  • S21 to S29 are diagnostic processing procedures in the usage state of the power storage device 30, and these processing procedures are executed by the usage state diagnostic unit of the self-diagnosis device 90 at the time of activation.
  • the periodic monitoring device 110 executes periodic monitoring in the operation state, which will be described later.
  • FIG. 4 is a diagram showing the detailed procedure of the subroutine activated in S12.
  • the monitoring of whether or not the power storage device breaker 50 executed in the subroutine activated in S12 is in the cut-off state is performed by checking whether or not the power storage device breaker 50 is in the cut-off state during the diagnostic procedure of the peripheral diagnostic items. It is determined whether there is an instruction to stop monitoring (S29). In other words, the shutoff monitoring of the power storage device breaker 50 is continuously performed while the peripheral diagnosis items are being diagnosed. Whether or not the power storage device breaker 50 is in the cut-off state is monitored by monitoring that each of the breakers 52, 54, and 56 constituting the power storage device breaker 50 is in the cut-off state (S30). The monitoring in S30 is performed by checking whether or not the status signal transmitted from each of the breakers 52, 54, and 56 to the self-diagnosis device 90 at the time of activation is in a cut-off state.
  • the initial state of the power storage device breaker 50 is the cut-off state as described above. For this reason, if a connection state is detected, a cutoff command is transmitted from the self-diagnosis device 90 at the start to the corresponding breaker (S32). Thereby, power storage device breaker 50 is cut off. Monitoring is continued if a blocking state is detected. By immediately shutting off the connected power storage device breaker, damage to the power storage device 30 due to unexpected overcharge, overdischarge, or overcurrent can be suppressed, and the peripheral item diagnosis procedure can be continued.
  • the processing procedure of the subroutine activated in S12 is executed by the state monitoring unit 92 of the power storage device breaker of the self-diagnosis device 90 at the time of activation.
  • FIG. 5 is a diagram showing a detailed procedure of the subroutine activated in S14.
  • the subroutine activated in S14 has almost the same procedure as the subroutine in S12.
  • the load-side breaker 26 is composed of one breaker, and the load-side breaker 26 is manually operated. There is a difference due to the fact that the state of the load-side breaker 26 cannot be changed from the self-diagnosis device 90 side.
  • Whether or not the load-side breaker 26 is in the cut-off state is determined by whether or not there is an instruction to stop monitoring whether or not the load-side breaker 26 is in the cut-off state during the self-diagnosis at the time of activation. (S33). That is, monitoring whether or not the load-side breaker 26 is in the cut-off state is continuously performed while the self-diagnosis at the time of startup is being performed. Whether or not the load-side breaker 26 is in the cut-off state (S34) is determined by whether or not the status signal transmitted from the load-side breaker 26 to the self-diagnosis device 90 via the signal line indicates the cut-off state. It is done by watching.
  • the load-side breaker 26 Since the load-side breaker 26 is a manual type, it does not have a function of receiving a command from the self-diagnosis device 90 at startup. For this reason, if a user's manual switch operation is performed and a connection state is detected, the error lamp 86 is turned on, an error is displayed on the display unit 82 (S36), and the load-side breaker diagnosis is terminated. become.
  • the processing procedure of the subroutine activated in S14 is executed by the state monitoring unit 94 of the load-side breaker of the self-diagnosis device 90 at the time of activation.
  • FIG. 6 is a diagram showing a detailed procedure of converter diagnosis in S16.
  • S16 it is first diagnosed whether or not the communication between the AC / DC converter 24 and the self-diagnosis device 90 at startup is normally performed (S38). Specifically, when a command is transmitted from the self-diagnosis device 90 at startup to the AC / DC converter 24, a diagnosis is made based on whether or not there is a response. When the communication is normal, it is next diagnosed whether the AC / DC converter 24 operates according to the command.
  • the operation command is an off command and an on command, and it is diagnosed whether the output for each is normal.
  • the discharge-side current / voltage detector 76 confirms that no output voltage is output from the AC / DC converter 24 when a command to turn off the AC / DC converter 24 is given (S40). Further, the discharge-side current / voltage detection unit 76 confirms that the output voltage is output from the AC / DC converter 24 when an instruction to turn on the AC / DC converter 24 is given (S42).
  • FIG. 7 is a diagram showing a detailed procedure for the diagnosis of the switching device in S18 executed when the result of the converter diagnosis in S16 is normal.
  • S18 first, it is diagnosed whether or not the communication between the switching device 20 and the self-diagnosis device 90 at startup is normally performed (S46). Specifically, when a command for inquiring about the connection form is transmitted from the self-diagnosis device 90 at startup to the switching device 20, a diagnosis is made based on whether or not there is a response. When the communication is normal, it is next diagnosed whether or not the switching device 20 operates as instructed.
  • the operation command is issued as a series connection command or a parallel connection command, and it is diagnosed whether the output of each is normal. Since the initial state of the switching device 20 is a serial connection state, a parallel connection command is given to the switching device 20 to diagnose whether the serial connection state has been changed to the parallel connection state. Specifically, it is confirmed whether or not the output is normal based on the voltage value in the current / voltage detector 72 on the charging side (S48). For example, in the daytime in fine weather, changing from the serial connection state to the parallel connection state results in a state in which the photoelectric conversion module 14 and the charge / discharge switch device 60 are electrically connected, so the output voltage of the photoelectric conversion module 14 is It is detected by the current / voltage detector 72 on the charging side. That is, the output voltage of the photoelectric conversion module 14 changes from 0 V to, for example, about 120 V. Thus, whether or not the operation for the parallel connection command is normal is diagnosed by detecting the voltage value in the current / voltage detection unit 72 on the charging side.
  • FIG. 8 is a diagram showing a detailed procedure of the diagnosis of the power storage device in S20 that is performed next when the result of the diagnosis of the switching device is normal.
  • operating power is supplied to the sensor of the power storage device 30 (S54). That is, for example, 12 V of power is supplied to the power storage device 30 from the self-diagnosis device 90 side at the time of startup. This operating power supply is performed for each of the storage battery state detection units 38, 38-2, 40, 40-2, 42, 42-2 of each storage battery pack.
  • the power storage device 30 is diagnosed whether or not the communication between the power storage device 30 and the self-diagnosis device 90 at startup is normally performed (S56). Specifically, there is a response when a command is transmitted from the self-diagnosis device 90 at startup to the storage battery state detection units 38, 38-2, 40, 40-2, 42, 42-2 of each storage battery pack. Diagnosed by whether or not.
  • the power storage device 30 is configured by connecting the communication lines of the storage battery packs connected in series in series and providing the communication lines with the self-diagnosis device 90 at the time of startup in parallel.
  • the self-diagnosis device 90 at startup can know not only the number of storage battery packs to be performed but also the number of parallel connections and the number of serial connections for each parallel by executing communication. In this way, the configuration of the power storage device 30 can be grasped by communication, and the possibility of occurrence of overcurrent can be suppressed.
  • the output voltage of each storage battery pack, the internal temperature of the storage battery pack is within a predetermined normal range, it is diagnosed as normal, and when it exceeds the normal range, it is diagnosed as abnormal. Further, when an abnormal state such as sensor abnormality, overcurrent, overdischarge, or overcharge is not detected as the internal state of the storage battery pack, it is diagnosed as normal, and when detected, it is diagnosed as abnormal.
  • the periodic monitoring of the power storage device can prevent damage to the power storage device 30 even if an unexpected overcharge, overdischarge, or overcurrent occurs in the power storage device 30 even during diagnosis using the power storage device 30 described later. .
  • FIG. 9 is a diagram showing a detailed procedure of the diagnosis (S26) of the charge / discharge switch device performed when the power storage device breaker 50 is connected (S24) by the user. Here, it is diagnosed whether the on / off operation of the charge switch 70 and the discharge switch 74 is normal.
  • the charging switch 70 is diagnosed whether or not the ON operation of the charging switch 70 is normal (S62).
  • an on command is given to the charging switch 70, and the charging switch 70 is turned on.
  • the voltage value of the current / voltage detection unit 72 on the charging side is compared with the voltage value of the current / voltage detection units 62, 64, 66 on the power storage device side, and if the voltage difference therebetween is within a predetermined range.
  • the on-operation is determined to be normal. If there is a voltage difference exceeding a predetermined range in spite of the ON state, it is abnormal (open).
  • the off operation of the charging switch 70 is normal (S64).
  • an off command is given to the charge switch 70, and the charge switch 70 is turned off. If the current value of the current / voltage detection unit 72 on the charging side or the current value of the current / voltage detection units 62, 64, 66 on the power storage device side is within the measurement error range of 0 A, it is determined that the off operation is normal. The If the current flowing from the photoelectric conversion module 14 is detected in spite of the off state, it is abnormal (short).
  • S66 it is diagnosed whether or not the ON operation of the discharge switch 74 is normal (S66).
  • an ON command is given to the discharge switch 74, and the discharge switch 74 is turned on.
  • the voltage value of the current / voltage detector 76 on the discharge side is compared with the voltage value of the current / voltage detectors 62, 64, 66 on the power storage device side, and if the voltage difference therebetween is within a predetermined range.
  • the on-operation is determined to be normal. If there is a voltage difference exceeding a predetermined range in spite of the ON state, it is abnormal (open).
  • S68 it is diagnosed whether or not the off operation of the discharge switch 74 is normal (S68).
  • an off command is given to the discharge switch 74, and the discharge switch 74 is turned off. If the voltage value of the current / voltage detector 76 on the discharge side is within the 0 V measurement error range, it is determined that the off operation is normal. If the voltage of the power storage device 30 is detected in spite of the off state, it is abnormal (short). The reason why the determination is based not on the current value but on the voltage value is that no current flows because the load-side breaker 26 side is cut off.
  • FIG. 10 is a diagram showing a display screen of the display unit 82 in S22 of FIG. In this way, a message is displayed on the display informing that the power storage device breaker 50 is in the connected state and prompting the user to put the power storage device breaker 50 in the connected state.
  • FIG. 11 is a diagram showing a display screen of the display unit 82 in S28 of FIG. In this way, a message is displayed on the display to inform the user that the load-side breaker 26 may be in the connected state and to prompt the user to place the load-side breaker 26 in the connected state.
  • FIG. 12 is a diagram showing a display screen of the display unit 82 when performing error display.
  • a message that the power is first turned off is carefully displayed.
  • the two lines below the text are error display fields, but the display unit 82 is a small display. For example, when the left key is pressed with the left and right keys not shown, the next error is displayed. A display appears, and when one right key is pressed, the previous error display appears, so that a plurality of error displays can be sequentially displayed on the display screen.
  • the error display can represent multiple contents with a combination of alphanumeric characters.
  • a and B distinguish the sequence that is the stage in which an abnormality has occurred.
  • A indicates that it is a cause of abnormal termination in the self-diagnosis procedure at the time of startup
  • B indicates Indicates that this is a cause of further abnormalities when the abnormal termination sequence is executed.
  • B there is an abnormality that occurs when the system cannot be returned to the initial state, such as the on / off state of the charge switch 70 and the discharge switch 74 cannot be confirmed.
  • a and B can be selected with the cursor at the left end of the screen.
  • a plurality of error displays can be displayed sequentially with the left and right keys.
  • displays such as A and B can be used.
  • A01 / 03 indicates that three errors are detected in the self-diagnosis at the time of startup and are the contents of the first error.
  • the next combination of 2 digits, 2 digits, and 3 digits, a total of 7 digits, indicates the content of the error.
  • the first two digits indicate the type of device to be diagnosed
  • the next two digits indicate the identification number when there are more diagnostic targets in the device to be diagnosed
  • the last three digits indicate an error Code.
  • 01 can be a converter
  • 02 can be a switching device
  • 03 can be a power storage device, and the like.
  • 03-11-003 represents the first 03 as the power storage device
  • the next 11 represents the 1 (parallel number) -1 (serial number) th in the power storage device.
  • the last 003 is indicated by an error code 003, for example, indicating a communication abnormality.
  • the above is the description of the self-diagnosis device 90 at the time of startup.
  • the periodic monitoring device 110 determines whether each component of the power storage system 10 is in a normal state after entering the operating state when the power storage system 10 is normal in the self-diagnosis at startup. It has a function to periodically monitor whether or not.
  • the timing for executing the regular monitoring can be determined in advance. For example, it can be set by time, such as at intervals of 1 second, or can be set for each predetermined charging state of the power storage device 30.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the processing procedure during normal operation following the self-diagnosis procedure at startup.
  • an abnormality is detected as a result of periodic monitoring (S88)
  • whether the detected abnormal state is a failure state in which early recovery cannot be expected or a recoverable abnormal state based on a predetermined classification criterion Classification is performed. This process is executed by the detected abnormality classification unit 112 of the periodic monitoring device 110.
  • the power storage device The breaker 50 is shut off (S92), an abnormal termination sequence for returning the system to the initial state is executed (S96), an alarm is output (S98), and the normal operation is terminated.
  • This process is executed by the failure state processing unit 114 of the periodic monitoring device 110.
  • appropriate abnormality handling processing such as charging / discharging, discharging, or temporarily stopping charging is performed according to the detected abnormal state (S100).
  • An alarm is output (S94).
  • the error lamp 86 is turned on, and an error message is displayed on the display unit 82.
  • This process is executed by the abnormal state processing unit 116 of the periodic monitoring device 110.
  • abnormal states that can be recovered may be classified into a plurality of stages, such as abnormal state 1, abnormal state 2, and abnormal state 3, depending on the recoverable time, etc. You can make it.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a classification standard regarding detection abnormality.
  • an abnormality determination condition is shown for each monitoring target, and for each of them, it is shown whether the detected abnormality is a failure state in which early recovery cannot be expected or a recoverable abnormal state.
  • the classification criteria regarding the detection abnormality is stored in advance in the storage unit of the periodic monitoring device 110.
  • the classification criteria regarding the detection abnormality is stored in a hierarchical look-up table format as shown in FIG. 14, or a failure state that cannot be recovered early by entering a search key using the hierarchical structure or an recoverable abnormal state Can be stored in a format for outputting or a simplified map format.
  • the overcharge and overdischarge are abnormal states in the power storage device 30 and are not only likely to damage the power storage device 30 but also require immediate response from the viewpoint of system safety. Since the power storage device breaker 50 is shut off, the power storage device breaker 50 is shut off, and a failure state in which the early recovery of shutting off the power storage device 30 from the system cannot be expected.
  • the abnormality of the charging current value and the abnormality of the discharging current value are considered to be recoverable abnormal states, but when the abnormal state continues for a predetermined time or more. It is considered as a failure state where early recovery cannot be expected. This is because the charging current value and the discharging current value may instantaneously become large values, and it is considered that they can be recovered. However, if this continues for a long time, the power storage device 30 may be damaged. .
  • a state in which the charge switch 70 or the discharge switch 74 constituting the charge / discharge switch device 60 does not normally operate in response to a predetermined operation instruction is a failure state in which early recovery cannot be expected. This is because there is a high possibility of causing damage to the power storage device 30 as it is because the power storage device 30 is not charged or discharged.
  • the state of detection abnormality is not uniformly set as a failure state, but is classified in detail according to the content of the abnormality, and those that can be recovered are not set as failure states, thereby improving the operating rate of the power storage system 10. Can be achieved.
  • the power storage device breaker 50 is shut off as a failure state in which there is a possibility that the power storage device 30 may be damaged and an early recovery is not expected, the power storage device 30 can be protected.
  • the charge / discharge switch device of S26 is diagnosed with the power storage device breaker 50 in the connected state and the load side breaker 26 in the disconnected state.
  • the load-side breaker 26 is provided between the discharge switch 74 and the load.
  • the discharge switch 74 is turned off, if the primary side capacitor which is the input side capacity of the inverter and the DC / DC converter is charged, a voltage is applied to the load side of the discharge switch 74. Therefore, at first glance, it seems that the discharge switch 74 is on. Below, the discharge switch diagnosis which does not make a misjudgment even when there is no load side breaker 26 is demonstrated.
  • FIG. 15 is a diagram in which the periphery of the discharge switch 74 is extracted from the overall configuration diagram of FIG.
  • the discharge side of the current-voltage detection unit 76 is constituted with a current detector for detecting a current I 74 flowing through the discharge switch 74, by the voltage detector for detecting a voltage V 74 of the load terminal of the discharge switch 74
  • the current / voltage detectors 62, 64, 66 on the power storage device side are each composed of a current detector and a voltage detector, but here they are collectively moved from the power storage device 30 toward the discharge switch 74.
  • a current detector for detecting the flowing current I 30 and a voltage detector for detecting the voltage V 30 of the storage device side terminal of the discharge switch 74 are shown.
  • An on command and an off command to the discharge switch 74 are transmitted from the switch diagnosis unit 102.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the case where the operation of the discharge switch 74 is determined to be normal or abnormal in three parts.
  • it is divided into two types: self-diagnosis at the time of starting up the power storage system and periodic monitoring during operation of the power storage system. This is divided into cases where the DC / DC converter is always connected to the discharge switch 74 without providing a side breaker.
  • FIG. 15 is used to show a configuration diagram around the discharge switch 74 in each case. In each case, an operation determination when an on command is given to the discharge switch 74 and an operation when an off command is given. Regarding judgment, how the detection results of I 74 by the current detector and the detection results of V 30 and V 74 by the voltage detector are used is summarized.
  • the discharge switch 74 is turned off normally, an OFF command is given to the discharge switch 74, and the discharge switch 74 is turned off. If the voltage value of the current / voltage detector 76 on the discharge side is within the 0 V measurement error range, it is determined that the off operation is normal. If the voltage of the power storage device 30 is detected in spite of the off state, it is abnormal (short). The reason why the determination is based not on the current value but on the voltage value is that no current flows because the load-side breaker 26 side is cut off.
  • the determination of the ON operation of the discharge switch 74 is the same as when the load-side breaker 26 is provided. However, the determination as to whether the discharge switch 74 is operating normally is different from the case where the load-side breaker 26 is provided. It when the load-side circuit breaker 26 is not provided, the discharge switch 74 is connected directly to the DC / DC converter 28, the voltage state of the input side capacitor voltage detector since detection as V 74. That is, when an ON command is given to the discharge switch 74, a current is supplied to the DC load 18 via the DC / DC converter 28. Thus, the input-side capacitance of the DC / DC converter 28 is charged, it will have a voltage of V 30.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a procedure for determining whether the OFF operation of the discharge switch 74 in the self-diagnosis at the time of startup is normal or abnormal.
  • a current detector that detects I 74 is used in combination. That is, when the load-side breaker 26 is provided, it can be determined whether the discharge switch 74 is operating normally or abnormally by using only a voltage detector that detects V 74 and V 30. When it is not provided, it is necessary to use the detection result of the current detector in combination.
  • the procedure shown in FIG. 17 can be used even when the load-side breaker 26 is provided. Although there are steps due to S112, there is no misjudgment. Therefore, regardless of the presence or absence of the load-side breaker 26, it is preferable to use the procedure of FIG.
  • the power storage system is operational, the case of periodic monitoring, by monitoring the I 74 is a load current, OFF operation is normal or abnormal discharge switch 74 can be determined.
  • the discharge switch 74 by comparing the V 74, V 30 detected by the voltage detector, when the range in which the voltage difference between V 74 and V 30 are determined in advance as normal Judgment can be made and an abnormality can be determined when a predetermined range is exceeded.
  • the startup self-diagnosis needs to take a different procedure from the periodic monitoring during operation. I know that there is. That is, in the case of periodic monitoring during operation, it is possible to diagnose the operation of the discharge switch 74 using only the detection result of the current detector, but in the self-diagnosis at the start-up, the detection result of the voltage detector and the current Combining the detection result of the detector can prevent erroneous determination regardless of the configuration of the power storage system.
  • the operation control device 120 has a function of setting a standby state without stopping the load-side breaker 26 and the power storage device breaker 50 when the operation of the power storage system 10 is stopped. That is, the operation control device 120 prohibits the normal operation mode for performing actual charge / discharge control for the power storage system 10 and the actual charge / discharge control for the power storage system 10 as the operation mode, but otherwise the same as the normal operation mode. And a standby mode for making a state.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the state of the normal operation mode 130, the state of the standby mode 140, and the state transition 150 between them.
  • FIG. 19 shows the setting conditions for the normal operation mode
  • FIG. 20 shows the setting conditions for the standby mode.
  • a basic state 132 There are three states of the normal operation mode 130: a basic state 132, a failure state 134, and a recoverable abnormal state 136.
  • the state transition from the basic state 132 to the failure state 134 or the recoverable abnormal state 136 occurs when an abnormality is detected by periodic monitoring by the periodic monitoring device 110.
  • the failure state 134 or the recoverable abnormality state 136 is classified according to the classification standard related to the detection abnormality as shown in FIG. If the failure state 134 is entered, the state does not return to the basic state 132 as it is, but the recoverable abnormal state 136 returns to the basic state 132 when the abnormal state is resolved and becomes a normal state.
  • state transition in charge / discharge control is shown.
  • a charge / discharge state in which both charging and discharging are performed
  • a discharge only state in which only discharging is performed and charging is not performed
  • a charging only state in which only charging is performed and there is no discharging It is shown that a state transition occurs in the state.
  • SOC can be used. For example, when the SOC is 90% or more in the charge / discharge state, the state transitions to the discharge only state, and when the SOC is less than 40%, the state transitions to the charge only state.
  • the power storage device 30 can be charged up to SOC 100%, but a charged state close to 100% may shorten the life of the storage battery pack constituting the power storage device 30. Therefore, in the present embodiment, charging is stopped at SOC up to 90%, and only discharging is performed. Similarly, since the discharge until the SOC becomes close to 0% may shorten the life of the battery pack, when the SOC becomes less than 40%, no further discharge is performed and only the charging is performed. Since the battery pack operates most efficiently in the vicinity of SOC 60%, the transition threshold value to the charge / discharge state is set. The above is an example for explanation, and the state transition condition can be set with other SOC values.
  • the state of the standby mode 140 in FIG. 18 is almost the same as that in the normal operation mode 130, and the basic state 132 of the normal operation mode 130 is changed to the standby state 142.
  • the state transition in the standby state 142 is the same as the state transition in the basic state 132 of the normal operation mode 130. That is, when the SOC is 90% or more in the charge / discharge state, the state transitions to the discharge only state, and when the SOC is less than 40%, the state transitions to the charge only state. When the SOC is less than 60% in the discharge only state, the state transitions to the charge / discharge state, and when the SOC is 60% or more in the charge only state, the state transitions to the charge / discharge state.
  • the basic state 132 in the normal operation mode 130 and the standby state 142 in the standby mode 140 are controlled on the assumption that the state transition occurs based on the same SOC standard.
  • the charge control and the discharge control are actually performed in the charge / discharge state
  • the discharge control is actually performed in the discharge only state
  • the charge control is actually performed in the charge only state.
  • the standby state 142 of the standby mode 140 charging / discharging is prohibited in any state.
  • the state is fixed by the SOC when the operation mode is switched from the normal operation mode 130 to the standby mode 140, but during the period of the standby mode 140, the actual power storage system 10 Since the state of each component does not always maintain a constant state, various state transitions can occur within the period of the standby mode 140. For example, if the SOC at the time of switching to the standby mode 140 is 61%, the standby state 142 is in a discharge only state. Here, when the standby mode 140 continues for several hours and the SOC decreases for less than 60% for some reason, the state transitions to the charge / discharge state. Further, if the SOC decreases to less than 40%, the state transitions to the state of only charging.
  • the standby mode 140 the operation of the charge / discharge switch device 60 is prohibited, but the monitoring of the charge state of the power storage device 30 is continued, and the state transition is performed according to the result.
  • the state of the standby state 142 is directly taken over to the state of the basic state 132, and charge / discharge control is immediately performed according to the state.
  • the standby state 142 is shifted to the charge only state, returning to the normal operation mode 130 does not correspond to the discharge only state when the standby mode 140 is switched, but the current charge.
  • control only for charging is performed immediately.
  • FIG. 19 shows the setting conditions when the normal operation mode 130 is entered. Under this set condition, the operation mode of the power storage system 10 is set to the normal operation mode 130. The setting is executed by the normal operation mode setting unit 122 of the operation control device 120.
  • FIG. 20 shows the setting conditions when the standby mode 140 is entered. Under this setting condition, the operation mode of the power storage system 10 is set to the standby mode 140. The setting is executed by the standby mode setting unit 124 of the operation control device 120.
  • both the charge switch 70 and the discharge switch 74 are turned off, and it can be seen that the operation of the charge / discharge switch device 60 is prohibited during the standby mode 140. Therefore, the state transition 150 between the normal operation mode 130 and the standby mode 140 is performed by changing the setting of the charge / discharge switch device 60 between charge / discharge control enabled and charge / discharge control prohibited. This state transition 150 is executed by the state transition unit 126 of the operation control device 120.
  • the load side breaker 26 and the power storage device breaker 50 are not shut off, so the charge / discharge control prohibition is simply canceled without performing the power storage device breaker diagnosis and the load side breaker diagnosis in the self-diagnosis at the time of startup.
  • the normal operation mode 130 can be easily restored.
  • the power storage device breaker 50 and the load-side breaker are operated at night.
  • a period distinguishing unit of the operation control device 120 distinguishes between a normal operation period in which normal operation is performed and a charge / discharge stop period in which charge / discharge is stopped.
  • the state transition unit 126 performs a state transition from the normal operation mode 130 to the standby mode 140 when acquiring that it is a charge / discharge stop period, and performs normal operation from the standby mode 140 when acquiring that it is a normal operation period.
  • the charge / discharge switch device 60 can be controlled so as to make a state transition to the mode 130.
  • standby mode 140 when changing the setting of control parameters used for operation control of charge / discharge switch device 60, standby is performed without shutting off power storage device breaker 50 and load-side breaker 26.
  • Mode 140 includes changing control parameter settings. When the setting change of the control parameter is completed, it is possible to simply return to the normal operation mode 130 and perform the operation under the new control parameter simply by releasing the prohibition of charge / discharge control.
  • the parameter setting unit that sets the control parameter used for operation control of the charge / discharge switch device 60 is allowed to change the setting of the control parameter when in the standby mode 140, and the control parameter is set.
  • the state transition from the standby mode 140 to the normal operation mode 130 can be performed.
  • the parameter setting unit can be provided in the operation control device 120.
  • FIG. 21 and 22 are diagrams for explaining the effect of using the standby mode 140 from the viewpoint of the performance of the power storage device 30.
  • FIG. As described above, the standby mode 140 prohibits charge / discharge control of the power storage device 30, so that the temperature increase of the power storage device 30 due to charge / discharge is eliminated. Therefore, the environmental temperature of power storage device 30 is lower than that during operation. This can be expected to extend the life of the power storage device 30.
  • FIG. 21 is a diagram showing how the capacity of the power storage device 30 decreases with the passage of the storage time depending on the storage temperature of the power storage device 30.
  • the SOC at the initial stage of storage is 75%
  • the decrease in capacity is shown as a capacity ratio based on this SOC of 75%.
  • FIG. 21 is a diagram comparing the decrease in capacity ratio with the horizontal axis representing the half power of the storage time, the vertical axis representing the capacity ratio, and the storage temperatures of 25 ° C. and 45 ° C. As shown in FIG. 21, it can be seen that the lower the storage temperature, the less the capacity reduction of the power storage device 30 and the longer the service life.
  • FIG. 22 is a diagram showing the results of a charge / discharge cycle test.
  • the horizontal axis is the power of the number of cycles, and the vertical axis is the capacity ratio. As shown in FIG. 22, it can be seen that the lower the test temperature, the less the capacity reduction of the power storage device 30 and the longer the service life.
  • the charge / discharge cycle test was conducted as follows. That is, the implementation temperature was 25 ° C. and 45 ° C. And as charging and discharging conditions, as charging and discharging conditions, as charging conditions for the first cycle, after performing constant current charging at a current of 50 mA for 4 hours, charging at a constant current of 200 mA until the battery voltage reaches 4.20 V, 4. Constant voltage charging was performed until the current value reached 50 mA at a voltage of 4.20 V. Moreover, as discharge conditions of the 1st cycle, constant current discharge was performed until the battery voltage became 2.75V with the electric current of 200mA.
  • the charging conditions of the second cycle to the 500th cycle are constant current charging at a current of 1000 mA until the battery voltage reaches 4.20 V, and further constant voltage charging at a voltage of 4.20 V until the current value reaches 50 mA. went.
  • constant current discharge was performed at a current of 1000 mA until the battery voltage reached 2.75V. In this way, the relationship between the capacity ratio and the number of cycles was determined.
  • the self-diagnosis device for a power storage system can be used for a power storage system including many components in addition to the power storage device.

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Abstract

 蓄電装置(30)と、蓄電装置(30)に接続されるように配置される充放電スイッチ装置(60)と、蓄電装置(30)と充放電スイッチ装置(60)との間に設けられる蓄電装置ブレーカ(50)と、充放電スイッチ装置(60)と外部の負荷との間に設けられる負荷側ブレーカ(26)を含む蓄電システム(10)の起動時の自己診断装置(90)は、蓄電装置(30)を用いずに診断できる周辺診断項目の診断について、蓄電装置ブレーカの状態監視部(92)、負荷側ブレーカの状態監視部(94)、コンバータ診断部(96)、切替装置診断部(98)、蓄電装置診断部(100)を含み、蓄電装置(30)を用いる診断について、スイッチ診断部(102)を含んで構成される。

Description

蓄電システム用の自己診断装置
 本発明は、蓄電システム用の自己診断装置に係り、特に、蓄電装置の他に多くの構成要素を含む蓄電システムの起動時の自己診断を行う蓄電システム用の自己診断装置に関する。
 二次電池等の蓄電装置を利用することで、エネルギーの有効活用がなされている。例えば、近年、環境に優しいクリーンエネルギーとして太陽光発電システムの開発が盛んに行なわれているが、太陽光を電力に変換する光電変換モジュールは蓄電機能を備えていないため、二次電池と組み合わせて使用されることがある。例えば、光電変換モジュールにより発電された電力を二次電池に充電して、外部負荷の要求等に応じて二次電池から放電する充放電制御によってエネルギーの有効活用が行なわれている。
 そのように、二次電池と電源とを組み合わせて充放電制御を行なう蓄電システムを構成するときに、そのシステムの異常監視または異常診断を行なうことが望ましい。
 例えば、特許文献1には、リチウムイオン二次電池等の二次電池を用いる蓄電システムとして、蓄電システム内部の異常の有無を点検する自己診断手段と、二次電池の端子間電圧、電池に流れる電流、電池に関する温度を計測する手段と、正極側充電線が接続される充放電制御手段と、システム制御手段と、充放電制御手段に接続されるインバータと、インバータから電力が供給される機器と双方向通信を行なう機器用通信手段とを備える構成が開示されている。ここでは、自己診断の後、端子間電圧、電流、温度に異常がないかチェックし、異常のないときに放電可能なときは放電するかチェックし、放電する場合は放電処理を行ない、放電しないときは充電するかチェックし、充電する場合には充電処理することが述べられている。
 特許文献2には、100本から150本のリチウムイオン二次電池を用いる蓄電システムにおいて、電流検出回路の信号を受信して充電量検出するマイクロコンピュータと、各リチウムイオン二次電池の電圧が過放電設定値を超えるとき、主スイッチング素子をオフし、起動用スイッチングトランジスタをオフにすることが述べられている。また、各リチウムイオン二次電池の電圧が過充電設定値を超えるとき、主スイッチング素子がオフしても耐電圧をオーバーしないようにバイパス回路が設けられることが述べられている。
特開平11-136867号公報 特開2009-72053号公報
 蓄電システムにおいて異常監視または異常診断を行なう際に、手順を誤って、蓄電装置を過充電状態あるいは過放電状態にすると、あるいは、蓄電装置を構成する各蓄電池モジュールに対して定格を超えるような電流が流れると、蓄電装置を損傷することが生じえる。
 本発明の目的は、蓄電装置の損傷を抑制して、起動時の自己診断を行なうことを可能とする蓄電システム用の自己診断装置を提供することである。
 本発明に係る蓄電システム用の自己診断装置は、蓄電装置と、蓄電装置に接続されるように配置される充放電スイッチ装置と、蓄電装置と充放電スイッチ装置との間に設けられる蓄電装置ブレーカとを含む蓄電システム用の自己診断装置であって、蓄電装置ブレーカを遮断状態として、周辺診断項目の診断を行なう周辺項目診断部を備える。
 上記構成によれば、蓄電システム用の自己診断装置による蓄電システムの自己診断の段階で、蓄電装置を誤って損傷してしまうことを防止することができる。
本発明に係る実施の形態に関する蓄電システムの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態の蓄電システム用の自己診断の手順のうち、周辺診断項目の診断手順を示すフローチャートである。 図2に引き続き、蓄電装置を用いて行なう診断手順を示すフローチャートである。 図2の蓄電装置ブレーカ診断の手順を示すフローチャートである。 図2の負荷側ブレーカ診断の手順を示すフローチャートである。 図2のコンバータ診断の手順を示すフローチャートである。 図2の切替装置診断の手順を示すフローチャートである。 図3の蓄電装置診断の手順を示すフローチャートである。 図3の蓄電装置の定期監視の手順を示すフローチャートである。 図3の充放電スイッチ装置の診断の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態において、蓄電装置ブレーカが接続可能となったことを表示する表示部の表示画面を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、負荷側ブレーカが接続可能となったことを表示する表示部の表示画面を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、診断の結果のエラー内容を表示する表示部の表示画面を示す図である。 本発明に係る実施の形態の定期的監視において、検出異常の処理手順を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態の定期的監視において検出異常を分類する例を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、充放電スイッチ装置の診断に関連する部分を抜き出した図である。 本発明に係る実施の形態において、放電スイッチ動作判断に関する3つの場合を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、放電スイッチ動作判断の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る実施の形態において、通常運転モードと待機モードを説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、通常運転モードの設定条件を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、待機モードの設定条件を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、待機モードを用いることの効果を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、待機モードを用いることの他の効果を説明する図である。
 以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、蓄電池としては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池を用いることができる。二次電池は充電と放電が可能な電池である。
 また、以下で、電力源として、太陽光発電電力と外部商用電力を説明するが、これ以外の電力源、例えば風力発電電力等であってもよい。また、以下で述べる蓄電装置を構成する蓄電池の個数、太陽光発電のための光電変換モジュールを構成する太陽光発電モジュールの個数、電圧、電流、SOC(State Of Charge)の値等は、説明のための例示であり、蓄電システムの仕様等に応じ適宜変更が可能である。
 また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
 図1は、蓄電システム10の構成を説明する図である。この蓄電システム10は、蓄電装置30と、負荷側ブレーカ26と、蓄電装置ブレーカ50と、充放電スイッチ装置60と、制御ブロック80を含んで構成される。なお、図1には、蓄電システム10の構成要素ではないが、電源としての外部商用電源12と、光電変換モジュール14と、負荷としてのAC負荷16、DC負荷18、DC負荷18に適した直流電圧に変換するDC/DCコンバータ28が図示されている。以下では、場合に応じて、交流をAC、直流をDCとして示すこととする。なお、図1において太い実線は電力の流れを示し、矢印が付されている細い実線は信号の流れを示す。
 AC負荷16は、交流電力で駆動される装置等であって、例えば、回転電機、空調装置、加工機械、組立機械等の機械装置である。DC負荷18は、直流電力で駆動される装置等であって、例えば、事務機器、照明装置等である。これらを総称して外部負荷と呼ぶ。DC/DCコンバータ28は、例えば、蓄電装置30から供給される96Vの直流電力を約12Vの直流電力として、事務機器等に適したものとする電圧変換器である。
 電力源としての外部商用電源12は、単相または三相の交流電力源である。電力源としての光電変換モジュール14は、複数の太陽光発電モジュールを組み合わせたもので、図1の例では、複数の太陽光発電モジュールを配置した太陽光発電ブロックが4組用いられている。この4組の太陽光発電ブロックは、互いに並列に接続されている。各太陽光発電ブロックに配置されている6個の太陽光発電モジュールを直列に接続すると約240Vの出力電圧とすることができ、各太陽光発電ブロックに配置されている太陽光発電モジュール3個を直列に接続し、これらを並列に接続すると、約120Vの出力電圧とすることができる。
 切替装置20は、光電変換モジュール14を構成する複数の太陽光発電モジュールの接続状態を変更し、上記のように、出力電圧を約240Vと約120Vの間で切り替える機能を有する接続切替装置である。切り替えによって出力電圧が切り替わるので、その観点からは電圧切替装置と呼ぶことができる。また、広い意味では、電源の形態を変更し、太陽光発電を240V直流電源または120V直流電源に変換するものであるので、電源変換装置の1種と考えることもできる。
 また、切替装置20は、光電変換モジュール14の発電電力をインバータ22側または充放電スイッチ装置60に択一的に切り替え可能に接続することができる。
 光電変換モジュール14をインバータ22側に接続する場合には、6個の太陽光発電モジュールを直列に接続(直列接続形態)し、太陽光発電モジュールにおいて発電された電力を比較的高い電圧でインバータ22に供給することができる。直列接続形態においては、光電変換モジュール14と充放電スイッチ装置60は、電気的に切断されている。光電変換モジュール14を充放電スイッチ装置60に接続する場合には、太陽光発電モジュール3個を直列に接続し、これらを並列に接続(並列接続形態)し、太陽光発電モジュールにおいて発電された電力を比較的低い電圧で充放電スイッチ装置60に供給することができる。並列接続形態においては、光電変換モジュール14とインバータ22は、電気的に切断されている。
 切替装置20と制御ブロック80とは通信線で結ばれ、制御ブロック80からの指令で直列接続形態と並列接続形態との切替が行なわれ、また、現在がいずれの接続形態であるかの情報が制御ブロック80に伝送される。インバータ22に電力を供給する場合は、約240Vの出力動作電圧となる直列接続状態とされる。
 インバータ22は、直流電力を交流電力に変換する電力変換器で、広い意味の電源変換装置の1種と考えることができる。インバータ22は、切替装置20からの約240Vの直流電力を交流電力に変換し、AC負荷16に供給することができる。場合によっては外部商用電源側に戻すいわゆる逆潮または売電を行うことができる。
 AC/DCコンバータ24は、交流電力を直流電力に変換する電力変換器で、広い意味の電源変換装置の1種と考えることができる。AC/DCコンバータ24は、蓄電装置30からDC負荷18へ直流電力が供給されない時に、バックアップ電力として、外部商用電源12からの交流電力、またはインバータ22によって変換された交流電力を直流電力に変換するものである。例えば、蓄電装置30の充電量が少なくなり放電が禁止されたとき(後述の充電のみ状態になったとき)等に、AC/DCコンバータ24を介して直流電力がDC負荷18に供給される。
 AC/DCコンバータ24と制御ブロック80とはディジタルデータを交信できる通信線で接続され、制御ブロック80から動作条件の設定、出力する直流電力の指令値(例えば、出力電圧値など)設定等が伝送され、AC/DCコンバータ24からは、動作状態データ等が制御ブロック80に伝送される。
 負荷側ブレーカ26は、蓄電システム10とDC負荷18との間であって、DC負荷18の側に設けられる電力遮断装置である。負荷側ブレーカ26は、蓄電装置30等からの直流電力をDC/DCコンバータ28を介してDC負荷18に供給する際に、予め定められた遮断閾値以上の電流が流れるときに、電力の流れを遮断することができる。
 負荷側ブレーカ26は手動式とすることができ、接続状態である通電状態から遮断状態、あるいは遮断状態から通電状態とするには、ユーザが手動でスイッチ操作を行なう必要がある。負荷側ブレーカ26と制御ブロック80とはステータス信号を送信する通信線で接続され、制御ブロック80では負荷側ブレーカ26が接続状態にあるか遮断状態にあるかが分かる。負荷側ブレーカ26を制御ブロック80からの遮断信号に基づいて遮断する自動式にしてももちろんよいが、DC負荷18の保護を確実とするためには手動式のほうがよい。
 充放電スイッチ装置60は、電源からの充電と蓄電装置30から外部の負荷への放電を行なうために蓄電装置30に接続される充放電切替装置である。具体的には、充電経路側として、切替装置20と蓄電装置30との間、放電経路側として、負荷側ブレーカ26と蓄電装置30との間に配置される。
 充放電スイッチ装置60は、充電経路側の充電スイッチ70と、放電経路側の放電スイッチ74と、充放電の間の逆流防止を行なうダイオード群68とを含む。また、充放電状態を検出するために、蓄電装置30側に蓄電装置側の電流・電圧検知部62,64,66が設けられ、また、充電スイッチ70の切替装置20側に充電側の電流・電圧検知部72が設けられ、放電スイッチ74の負荷側ブレーカ26側に放電側の電流・電圧検知部76が設けられる。
 充電スイッチ70と放電スイッチ74は、電気信号でオン・オフする半導体スイッチ素子で、具体的にはFETを用いることができる。蓄電装置側の電流・電圧検知部62,64,66と充電側の電流・電圧検知部72と放電側の電流・電圧検知部76は、電圧検出センサと電流検出センサで構成することができる。なお、蓄電装置30は、図1で示されるように2つの蓄電池パック(32と32-2、34と34-2、36と36-2)が直列に接続され、これらが3列に並列接続されて構成されているので、3列のそれぞれに対応して、蓄電装置側の電流・電圧検知部62,64,66がそれぞれ設けられる。蓄電装置30を構成する蓄電池パックの数は6つに限定されるものではなく、必要とされる電力に基づいて増減すればよいが、充電と放電の経路は、充放電スイッチ装置60に一本化することで蓄電システム10として、あたかも1つの電池としてふるまうことが肝要である。
 充電スイッチ70と放電スイッチ74は制御ブロック80と充放電指令が伝送される通信線で接続される。制御ブロック80からの充放電指令は、スイッチのオン・オフを示すLOW(0)/HIGH(1)信号で行なわれる。蓄電装置側の電流・電圧検知部62,64,66と充電側の電流・電圧検知部72と放電側の電流・電圧検知部76は、それぞれ制御ブロック80とアナログデータ(例えば、検知量を1-5Vの電圧値に変換)を送信できる通信線で接続される。
 蓄電装置ブレーカ50は、負荷側ブレーカ26と同様に、予め定められた遮断閾値以上の電流が流れるときに、電力の流れを遮断することができる。蓄電装置ブレーカ50は、蓄電装置30と充放電スイッチ装置60との間に設けられ、蓄電装置30が3列数で構成されることに対応して、3つのブレーカ52,54,56で構成される。図1では、ブレーカ52が蓄電池パック32と蓄電池パック32-2が直列に接続された列に、ブレーカ54が蓄電池パック34と蓄電池パック34-2が直列に接続された列に、ブレーカ56が蓄電池パック36と蓄電池パック36-2が直列に接続された列にそれぞれ対応して配置される。
 蓄電装置ブレーカ50は、制御ブロック80との間で送受信を行なう機能を有する。蓄電装置ブレーカ50は、制御ブロック80の指令によって、接続状態から遮断状態に切替を行うことができる。また、蓄電装置ブレーカ50は、現在の状態が接続状態であるか遮断状態であるかを、ステータス信号として制御ブロック80に伝送する。指令信号とステータス信号は、共にLOW(0)/HIGH(1)信号で伝送が行なわれる。これらの信号の伝送は、ブレーカ52,54,56ごとに行なわれる。また、蓄電装置ブレーカ50は、負荷側ブレーカ26と同様に、ユーザの手動によるスイッチ操作で、遮断状態から通電を行なう接続状態に切り替えることができる。
 複数の二次電池が直列および並列に組み合わされることにより組電池が構成され、1つの組電池ケースの中に収容される。この組電池ケースの単位を蓄電池パックと呼ぶ。蓄電装置30は、蓄電池パック32と蓄電池パック32-2が各々直列に接続され、蓄電池パック34と蓄電池パック34-2が各々直列に接続され、蓄電池パック36と蓄電池パック36-2が直列に接続され、直列に接続されたものが3列に並列接続されて、構成される。
 蓄電池状態検知部38,38-2,40,40-2,42,42-2は、蓄電池パック32、32-2、34、34-2、36、36-2ごとに、その組電池ケースの内部に、配置される。各蓄電池状態検知部は、各蓄電池パックの内部状態として、蓄電池パックの+-間の電圧、蓄電池パックに流れる電流、蓄電池パック内部の温度等を検出して制御ブロック80に伝送する機能を有する。また、各蓄電池パックの内部状態として、センサ異常、過電流、過放電、過充電等の異常状態を検出して制御ブロック80に伝送する機能も有する。蓄電池状態検知部38,38-2,40,40-2,42,42-2と制御ブロック80との間は、蓄電池パックの内部状態をディジタル信号として伝送できる信号線で接続される。各蓄電池パック32、32-2、34、34-2、36、36-2は、その組電池ケースの中に、蓄電池状態検知部のような各種センサと、その検出信号についての外部との送受信を行う送受信回路を有している。
 制御ブロック80は、蓄電システム10の充放電に関し、各構成要素を全体として制御する機能を有する制御装置である。制御ブロック80に接続される表示部82は、後述する自己診断機能等を実行する際のエラー内容等を表示することができる小型ディスプレイである。運転ランプ84は蓄電システム10が運転状態であるときに点灯する表示灯である。エラーランプ86は、蓄電システム10に異常が生じたときに点灯する警告表示灯である。したがって、蓄電システム10が正常に運転されているときは、運転ランプ84が点灯し、エラーランプ86が消灯している。
 制御ブロック80は、上記のように蓄電システム10の動作を全体として制御する機能を有している。制御ブロック80は、起動時に各構成要素の状態が正常か否かを診断する起動時の自己診断装置90と、起動後の運転状態において定期的に各構成要素の状態が正常か否かを診断する定期的監視装置110と、運転モードとして通常運転モードと待機モードとを有してこれらの間の状態遷移を制御する運転制御装置120を含んで構成される。
 起動時の自己診断装置90は、各構成要素の状態を診断するものとして、蓄電装置ブレーカの状態監視部92、負荷側ブレーカの状態監視部94、コンバータ診断部96、切替装置診断部98、蓄電装置診断部100、スイッチ診断部102を含んで構成される。それぞれの詳細な内容については後述する。
 定期的監視装置110は、検出異常分類部112と故障状態処理部114と異常状態処理部116を含んで構成される。検出異常分類部112は、定期的監視の結果として異常が検出されたときに、予め定めた分類基準に基づいて、検出された異常状態を早期の回復が見込めない故障状態か、復帰可能な異常状態かに分類する。故障状態処理部114は、検出された異常状態が早期の回復が見込めない故障状態と分類されたときに蓄電装置ブレーカ50を遮断し、警報を出力する。異常状態処理部116は、検出された異常状態が復帰可能な異常状態と分類されたときに警報を出力する。それぞれの詳細な内容については後述する。
 運転制御装置120は、通常運転モード設定部122と待機モード設定部124と状態遷移部126を含んで構成される。通常運転モード設定部122は、蓄電装置ブレーカ50と負荷側ブレーカ26を共に接続状態として、蓄電装置30の充電状態および内部状態を監視しながら、充電状態に応じて充放電スイッチ装置60の動作を制御する通常運転モードを設定する。待機モード設定部124は、蓄電装置ブレーカ50と負荷側ブレーカ26を共に接続状態として、蓄電装置30の充電状態および内部状態の監視を継続しながら、充放電スイッチ装置60の動作を禁止して遮断状態とする待機モードを設定する。状態遷移部126は、通常運転モードと待機モードとの間の状態遷移を行なう。それぞれの詳細な内容については後述する。
 起動時の自己診断装置90による起動時の自己診断、定期的監視装置110による定期的監視、運転制御装置120による運転制御は、ソフトウェアを実行することで実現することも可能である。例えば、蓄電システムの運転総合プログラムに、起動時の自己診断プログラム、定期的監視プログラム、運転制御プログラムを含むようにプログラムを組み、これらを実行することで実現できる。なお、起動時の自己診断装置90による起動時の自己診断、定期的監視装置110による定期的監視、運転制御装置120による運転制御は、一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
 図2から図12は、起動時の自己診断装置90に関するもので、図13と図14は定期的監視装置110に関するもので、図18から図22は運転制御装置120に関するものである。
 図2と図3は、起動時の自己診断の手順を示すフローチャートである。ここで、蓄電装置30を用いずに診断できるもの、および、蓄電装置ブレーカ50を遮断状態のままで蓄電装置について診断できるものを周辺診断項目と呼ぶ。図2に示される起動時の自己診断の手順は、周辺診断項目の診断手順である。図3に示される起動時の自己診断の手順は、周辺診断項目の診断結果が正常であるときに、蓄電装置ブレーカ50を接続状態として、充放電スイッチ装置60について診断するもので、使用状態下における蓄電装置の診断手順である。周辺診断項目を、それ以外の項目に先立って診断するのは、仮に、蓄電装置を用いずに診断できる構成要素および蓄電装置ブレーカ50に異常があることを見逃して蓄電装置30を使用した診断を行なうと、蓄電装置30に予期しない過充電、過放電あるいは過電流が生じて、蓄電装置30を損傷する恐れがあるからである。
 まず図2を基にして説明する。蓄電システム10を起動させると、蓄電システムの運転総合プログラムが立ち上がる。蓄電システムの運転総合プログラムのうち、最初に立ち上がるのは、起動時の自己診断プログラムである。まず、初期化が行なわれる(S10)。初期化によって、蓄電システム10の各構成要素が初期状態に設定される。例えば、切替装置20は直列接続状態に設定され、蓄電装置ブレーカ50は遮断状態に設定される。初期化の処理手順は、起動時の自己診断装置90の初期化設定部によって実行される。
 初期化が終ると、蓄電装置ブレーカ50が、初期状態である遮断状態であることを監視するサブルーティンを起動する(S12)。S12の後、起動時の自己診断の手順の間、負荷側ブレーカ26が遮断状態であることを監視するサブルーティンを起動する(S14)。S14の後、AC/DCコンバータ24が、起動時の自己診断装置90と正常に通信可能であって、指令通りに作動するか否か、を診断するコンバータ診断が行なわれる(S16)。S16の後、切替装置20が初期状態に設定されているかと、切替装置20が起動時の自己診断装置90と正常に通信可能であって、指令通りに作動するか否かとを診断する切替装置の診断が行なわれる(S18)。S18の後、蓄電装置30が起動時の自己診断装置90と正常に通信可能であって、蓄電装置30を構成する各蓄電池パック32、32-2、34、34-2、36、36-2の内部状態が取得できるか否か、を診断する蓄電装置の診断が行なわれる(S20)。
 ここまでが周辺診断項目の診断処理手順で、これらの処理手順は、起動時の自己診断装置90の周辺項目診断部によって実行される。ここで、S12とS14は順序を逆にしてもよく、また、S16とS18は順序を逆にしてもよい。なお、各診断は、サブルーティンによってさらに詳細に実行されるが、それらの内容については、図4から図8を用いて後述する。
 周辺診断項目の診断結果が正常であると図3の手順に進む。図3について、以下に説明する。
 まず、S12で起動したサブルーティンを停止し(S21)、表示部82に、蓄電装置ブレーカ50を接続状態にしてもよい状態であることを表示する(S22)。この表示はユーザに蓄電装置ブレーカ50の接続操作を促すものである。
 ユーザが蓄電装置ブレーカ50を接続状態にする(S24)と、これを検知して、次の充放電スイッチ装置60の診断に進む。S24は、起動時の自己診断装置90が実行する手順ではないので、図3において、S24を示す枠を破線枠として、他の手順を示す枠と区別した。
 充放電スイッチ装置の診断(S26)では、蓄電装置ブレーカ50が接続状態の下で、充電スイッチ70と放電スイッチ74が起動時の自己診断装置90と正常に通信可能で指令通りに作動するか否かが診断される。
 充放電スイッチ装置の診断(S26)の結果が正常であると、S14で起動したサブルーティンを停止し(S27)、表示部82に、負荷側ブレーカ26を接続状態にしてもよい状態であることを表示する(S28)。この表示はユーザに負荷側ブレーカ26の接続操作を促すものである。
 ユーザが負荷側ブレーカ26を接続状態にすると(S29)、これを検知して、起動時の自己診断は終了し、蓄電システム10は運転状態に入る。S21からS29までが、蓄電装置30の使用状態における診断処理手順で、これらの処理手順は、起動時の自己診断装置90の使用状態診断部によって実行される。
 運転状態における定期的監視については定期的監視装置110が実行するが、それについては後述する。
 以上が起動時の自己診断の手順であるが、具体的な診断の内容について、図4から図12を用いて詳述する。
 図4は、S12で起動されるサブルーティンの詳細な手順を示す図である。
 S12で起動されるサブルーティンにおいて実行される蓄電装置ブレーカ50が遮断状態にあるか否かの監視は、周辺診断項目の診断手順の間に、蓄電装置ブレーカ50が遮断状態にあるか否かの監視の停止指示があるか否かで判断される(S29)。つまり、蓄電装置ブレーカ50の遮断監視は、周辺診断項目が診断されている間、継続して行われる。蓄電装置ブレーカ50が遮断状態にあるか否かの監視は、蓄電装置ブレーカ50を構成する各ブレーカ52,54,56が遮断状態にあることを監視する(S30)。S30の監視は、各ブレーカ52,54,56から信号線を介して起動時の自己診断装置90に伝送されるステータス信号が遮断状態か否かをみることによって行なわれる。
 蓄電装置ブレーカ50の初期状態は上記のように遮断状態である。このため、仮に接続状態が検出されると、起動時の自己診断装置90から対応するブレーカに遮断指令が送信される(S32)。これによって、蓄電装置ブレーカ50は遮断状態となる。遮断状態を検知すれば監視を継続する。接続された蓄電装置ブレーカを即座に遮断することにより、予期しない過充電、過放電あるいは過電流が生じることによる蓄電装置30の損傷を抑制するとともに、周辺項目診断手順を継続することができる。
 S12で起動されるサブルーティンの処理手順は、起動時の自己診断装置90の蓄電装置ブレーカの状態監視部92によって実行される。
 図5は、S14で起動されるサブルーティンの詳細な手順を示す図である。
 S14で起動されるサブルーティンは、S12のサブルーティンとほぼ同様の手順であるが、負荷側ブレーカ26が1つのブレーカで構成されることと、負荷側ブレーカ26が手動式であり、起動時の自己診断装置90の側から負荷側ブレーカ26の状態を変更できないことによる相違がある。
 負荷側ブレーカ26が遮断状態にあるか否かの監視は、起動時の自己診断の間に、負荷側ブレーカ26への遮断状態であるか否かの監視の停止指示があるか否かで判断される(S33)。つまり、負荷側ブレーカ26が遮断状態であるか否かの監視は、起動時の自己診断が行なわれている間、継続して行われる。負荷側ブレーカ26が遮断状態にあるか否かの監視(S34)は、負荷側ブレーカ26から信号線を介して起動時の自己診断装置90に伝送されるステータス信号が遮断状態を示すか否かをみることによって行なわれる。
負荷側ブレーカ26は手動式であるので、起動時の自己診断装置90からの指令を受ける機能を有しない。このため、仮にユーザの手動によるスイッチ操作が行なわれ、接続状態が検出されると、エラーランプ86を点灯し、表示部82にエラー表示(S36)をして、負荷側ブレーカ診断を終了することになる。
 S14で起動されるサブルーティンの処理手順は、起動時の自己診断装置90の負荷側ブレーカの状態監視部94によって実行される。
 図6は、S16のコンバータ診断の詳細な手順を示す図である。
 S16では、AC/DCコンバータ24と起動時の自己診断装置90との間の通信が正常に行なわれるか否かが、まず診断される(S38)。具体的には、起動時の自己診断装置90からAC/DCコンバータ24に対しコマンドを送信したときに、応答があるか否かで診断される。通信が正常であるときには、次に、AC/DCコンバータ24が指令通りに動作するか否かが診断される。
 動作指令はオフ指令とオン指令が出され、それぞれについての出力が、正常であるか否かが診断される。具体的には、AC/DCコンバータ24をオフする指令を与えたときに、AC/DCコンバータ24から出力電圧が出ないことを放電側の電流・電圧検知部76によって確認する(S40)。また、AC/DCコンバータ24をオンする指令を与えたときに、AC/DCコンバータ24から出力電圧が出ることを放電側の電流・電圧検知部76によって確認する(S42)。
 S38に引き続いてS40,S42の結果が正常であれば、AC/DCコンバータ24は正常状態であるとして、コンバータ診断は終了し、次の手順に進む。仮に、いずれかの処理結果が正常でないときは、エラーランプ86を点灯し、表示部82にエラー表示(S44)をして、コンバータ診断を終了することになる。S16のコンバータ診断の処理手順は、起動時の自己診断装置90のコンバータ診断部96によって実行される。
 図7は、S16のコンバータ診断の結果が正常のときに実行されるS18の切替装置の診断の詳細な手順を示す図である。
 S18は、まず、切替装置20と起動時の自己診断装置90との間の通信が正常に行なわれるか否かが診断される(S46)。具体的には、起動時の自己診断装置90から切替装置20に対し接続形態を問い合わせるコマンドを送信したときに、応答があるか否かで診断される。通信が正常であるときには、次に、切替装置20が指令通りに動作するか否かが診断される。
 動作指令は直列接続指令と並列接続指令が出され、それぞれについての出力が、正常であるか否かが診断される。切替装置20の初期状態は直列接続状態であるので、切替装置20に並列接続指令を与えて、直列接続状態から並列接続状態に変更されたかどうかを、診断する。具体的には、充電側の電流・電圧検知部72における電圧値によって出力が正常であるか否かを確認する(S48)。例えば、晴天の昼間であれば、直列接続状態から並列接続状態に変更すると、光電変換モジュール14と充放電スイッチ装置60が電気的に接続された状態になる為、光電変換モジュール14の出力電圧が充電側の電流・電圧検知部72にて検知される。つまり、0Vから光電変換モジュール14の出力電圧、例えば、約120Vに変化する。このように、充電側の電流・電圧検知部72における電圧値が検知されることで、並列接続指令に対する動作について正常か否かが診断される。
 次に、切替装置20に直列接続指令を与えて、並列接続状態から直列接続状態に変更されたかどうかを、充電側の電流・電圧検知部72における電圧値によって出力が正常であるか否かの確認によって行なう(S50)。この場合には、並列接続状態から直列接続状態に変更すると、光電変換モジュール14と充放電スイッチ装置60が電気的に遮断された状態になる為、充電側の電流・電圧検知部72における電圧値は、0Vに変化する。このように、充電側の電流・電圧検知部72における電圧値が0Vとなることを確認することで、直列接続指令に対する動作について正常か否かが診断される。なお、日中であれば、上記のように電圧値の変化によって動作が正常であるか否かが判断できるが、夜間においては、この切替装置の診断を行うことが困難である。この為、例えば、照度計を設け、測定された照度に基づいて夜間か否か(発電可能な光照射があるか否か)を判断し、発電不可能な場合には診断をスキップする構成にしてもよい。
 S46に引き続いてS48,S50の結果が正常であれば、切替装置20は正常状態であるとして、切替装置の診断は終了し、次の手順に進む。仮に、いずれかの処理結果において正常でないとされると、エラーランプ86を点灯し、表示部82にエラー表示(S52)をして、切替装置の診断を終了することになる。これらの処理手順は、起動時の自己診断装置90の切替装置診断部98によって実行される。
 図8は、切替装置の診断の結果が正常とされるときに次に行なわれるS20の蓄電装置の診断の詳細な手順を示す図である。
 まず、蓄電装置30のセンサ等への動作電源が供給される(S54)。すなわち、起動時の自己診断装置90の側から、例えば12Vの電力等が蓄電装置30側に供給される。この動作電力供給は、各蓄電池パックの蓄電池状態検知部38,38-2, 40,40-2, 42,42-2ごとに行なわれる。
 その後に、蓄電装置30と起動時の自己診断装置90との間の通信が正常に行なわれるか否かが診断される(S56)。具体的には、起動時の自己診断装置90から各蓄電池パックの蓄電池状態検知部38,38-2, 40,40-2,42,42-2に対しコマンドを送信したときに、応答があるか否かで診断される。また、図1に示すように、直列に接続された各蓄電池パックの通信線を直列に接続し、起動時の自己診断装置90との通信線を並列毎に設けることにより、蓄電装置30を構成する蓄電池パックの数のみならず、並列接続数、並列毎の直列接続数を通信の実行により起動時の自己診断装置90は知ることができる。このように、通信により蓄電装置30の構成を把握することができ、過電流が発生する可能性を抑えることができる。
 通信が正常であるときには、次に、蓄電装置30を構成する各蓄電池パック32,32-2,34,34-2,36,36-2の特性が正常範囲であるか否か、また、蓄電池パック内部状態として、センサ異常、過電流、過放電、過充電等の異常状態が検出されていないかが診断される(S58)。この診断は、各蓄電池パック32,32-2,34,34-2,36,36-2に対応する蓄電池状態検知部38,38-2, 40,40-2,42,42-2の検出データ、内部状態データに基づいて診断される。すなわち、各蓄電池パックの出力電圧、蓄電池パック内部温度等が予め定めた正常範囲内であるときは正常と診断され、正常範囲を超えるときは異常と診断される。また、蓄電池パックの内部状態として、センサ異常、過電流、過放電、過充電等の異常状態が検出されないときは正常と診断され、検出されるときは異常と診断される。
 S56に引き続いてS58の結果が正常であれば、蓄電装置30は全体として正常状態であるとして、蓄電装置の定期監視を起動して(S59)、蓄電装置の診断は終了し、次の手順に進む。仮に、いずれかの処理結果において正常でないとされると、エラーランプ86を点灯し、表示部82にエラー表示(S60)をして、蓄電装置の診断を終了することになる。蓄電装置の定期監視は、S58の診断を起動時の自己診断が完了するまで周期的に、例えば、1秒周期毎に行なう。すなわち、図8aを参照して、起動時の自己診断が完了したか否かが判定され(S59-1)、完了していなければ、蓄電装置30を構成する各蓄電池パック32,32-2,34,34-2,36,36-2の特性が正常範囲であるか否か、また、蓄電池パックの内部状態として、センサ異常、過電流、過放電、過充電等の異常状態が検出されていないかが診断される(S59-2)。蓄電池パックの内部状態として、センサ異常、過電流、過放電、過充電等の異常状態が検出されないときは正常と診断され、検出されるときは異常と診断され、エラーランプ86を点灯し、表示部82にエラー表示(S59-3)をして、蓄電装置の定期監視を終了することになる。これらの処理手順は、起動時の自己診断装置90の蓄電装置診断部100によって実行される。
 蓄電装置の定期監視により、後述の蓄電装置30を使用した診断中でも、万一、蓄電装置30に予期しない過充電、過放電あるいは過電流が生じても、蓄電装置30の損傷を防ぐことができる。
 図9は、ユーザによって蓄電装置ブレーカ50が接続状態とされたとき(S24)に行なわれる充放電スイッチ装置の診断(S26)の詳細な手順を示す図である。ここでは、充電スイッチ70と、放電スイッチ74のオン・オフ動作が正常であるか否かが診断される。
 まず充電スイッチ70のオン動作について、正常か否かが診断される(S62)。ここでは、充電スイッチ70に対しオン指令を与え、充電スイッチ70をオン状態とする。そして、充電側の電流・電圧検知部72の電圧値と、蓄電装置側の電流・電圧検知部62,64,66の電圧値とを比較し、その間の電圧差が予め定めた範囲にあれば、オン動作が正常と判断される。オン状態にもかかわらず予め定めた範囲を超える電圧差があれば異常(オープン)である。
 次に、充電スイッチ70のオフ動作について正常か否かが診断される(S64)。ここでは、充電スイッチ70に対しオフ指令を与え、充電スイッチ70をオフ状態とする。そして、充電側の電流・電圧検知部72の電流値または蓄電装置側の電流・電圧検知部62,64,66の電流値が、0Aの測定誤差範囲にあれば、オフ動作が正常と判断される。オフ状態にもかかわらず光電変換モジュール14から流れる電流が検出されれば異常(ショート)である。
 S62と同様に、放電スイッチ74のオン動作について、正常か否かが診断される(S66)。ここでは、放電スイッチ74に対しオン指令を与え、放電スイッチ74をオン状態とする。そして、放電側の電流・電圧検知部76の電圧値と、蓄電装置側の電流・電圧検知部62,64,66の電圧値とを比較し、その間の電圧差が予め定めた範囲にあれば、オン動作が正常と判断される。オン状態にもかかわらず予め定めた範囲を超える電圧差があれば異常(オープン)である。
 S64と同様に、放電スイッチ74のオフ動作について、正常か否かが診断される(S68)。ここでは、放電スイッチ74に対しオフ指令を与え、放電スイッチ74をオフ状態とする。そして、放電側の電流・電圧検知部76の電圧値が、0Vの測定誤差範囲にあれば、オフ動作が正常と判断される。オフ状態にもかかわらず、蓄電装置30の電圧が検出されれば異常(ショート)である。なお、電流値ではなく、電圧値で判定するのは、負荷側ブレーカ26側が遮断されているため、電流が流れないからである。
 なお、S62,S64の処理手順と、S66,S68の処理手順は逆にしてもよい。
 これらの結果が正常であれば、充放電スイッチ装置60は正常状態であるとして、充放電スイッチ装置の診断は終了し、次の手順に進む。仮に、いずれかの処理結果において正常でないとされると、エラーランプ86を点灯し、表示部82にエラー表示(S70)をして、充放電スイッチ装置の診断を終了することになる。これらの処理手順は、起動時の自己診断装置90のスイッチ診断部102によって実行される。
 充放電スイッチ装置60の診断結果が正常とされると、負荷側ブレーカ26の遮断監視を停止し(S27)、負荷側ブレーカ接続可能表示を行い(S28)、ユーザが負荷側ブレーカ26を接続状態にし(S29)、これを検知することで、起動時の自己診断を完了する。
 起動時の自己診断において、異常を検知した際は、負荷側ブレーカの状態監視部、各診断部によるエラー表示が行なわれる。そして、例えば、蓄電装置ブレーカ50をオフとして、蓄電システム10の各構成要素を初期状態に戻す異常終了シーケンスが実行され、起動時の自己診断を完了する。
 図10は、図3のS22における表示部82の表示画面を示す図である。このように、ディスプレイ上に、蓄電装置ブレーカ50を接続状態にしてもよい状態にあることを知らせ、ユーザに蓄電装置ブレーカ50を接続状態にすることを促す文面が表示される。
 図11は、図3のS28における表示部82の表示画面を示す図である。このように、ディスプレイ上に、負荷側ブレーカ26を接続状態にしてもよい状態にあることを知らせ、ユーザに負荷側ブレーカ26を接続状態にすることを促す文面が表示される。
 図12は、エラー表示を行なうときの表示部82の表示画面を示す図である。ここでは、起動時の自己診断において異常が検出されているので、まず電源をオフにしてもらうことの文面が注意的に表示される。その文面の下の2行は、エラー表示の欄であるが、表示部82は小型のディスプレイであるので、例えば、図示されていない左右キーを用いて、左キーを1つ押すと次のエラー表示が現われ、右キーを1つ押すと1つ前のエラー表示が現れるようにすることで、複数のエラー表示を順次表示画面上に現すことができる。
 エラー表示は、複数の内容を英数字の組み合わせで表わすことができる。図12において、AとBは、異常の生じた段階であるシーケンスを区別するもので、ここでは、Aは起動時の自己診断の手順において異常終了となった要因であることを示し、Bは異常終了シーケンスを実行するときにさらに異常となった要因であることを示す。Bの例としては、充電スイッチ70や放電スイッチ74のオン・オフが確認できない等、システムを初期状態に戻せないときに発生する異常がある。A,Bの選択は画面の左端のカーソルで行うことができる。選択されたシーケンスについて、複数のエラー表示が上記の左右キーで順次表示できる。勿論、これ以外のシーケンスを区別するために、A,B等の表示を用いることができる。
 A,Bの後の2桁の数字は、エラーの通し番号である。その次の/の後の2桁の数字は全体でいくつのエラーがあるかの総数である。したがって、A01/03とは、起動時の自己診断において3つのエラーが検出され、その1番目のエラーの内容であることを示している。
 その次の2桁、2桁、3桁の合計7桁の数字の組み合わせがエラーの内容を示す。最初の2桁が診断の対象となる装置種別を示し、次の2桁は、診断の対象となる装置内に、さらに診断の対象が複数あるときの区別番号を示し、最後の3桁がエラーコードである。例えば、最初の2桁について、01をコンバータ、02を切替装置、03を蓄電装置に関するもの等とすることができる。このようにエラー内容を示すものとすると、図12で、03-11-003は、最初の03が蓄電装置を表し、次の11が蓄電装置における1(並列番号)-1(直列番号)番目の蓄電池パックを表し、最後の003がエラーコード003で示される、例えば、通信異常であることを表している。
 なお、以上は、エラー表示の説明に用いた一例であって、これ以外のエラー表示方法を用いることができる。また、図10、図11、図12の文面は一例であり、それ以外の表現でもよく、また、ディスプレイの仕様によって英文字など日本語以外の言語表示としてもよい。
 以上が起動時の自己診断装置90の説明であるが、次に定期的監視装置110について、図13、図14を用いて説明する。定期的監視装置110は、蓄電システム10が起動時の自己診断において正常であるとされたときに、運転状態に入った後、その運転状態において、蓄電システム10の各構成要素が正常な状態か否かを定期的に監視する機能を有する。定期的な監視を実行するタイミングは、予め定めておくことができる。例えば、1秒間隔のように時間で設定することもできるし、予め定めた蓄電装置30の充電状態ごと等で設定することもできる。
 図13は、起動時の自己診断の手順に引き続く、通常運転のときの処理手順を説明するフローチャートである。
 運転状態に入ると、予め設定された監視間隔で、蓄電システム10の各構成要素が正常であるか否かの定期的監視が行なわれる(S86)。すなわち、この場合の定期的監視は、S59の定期監視とは異なり、蓄電装置ブレーカ50と負荷側ブレーカ26が共に接続状態の下で行なわれる。上記定期的監視では、起動時の自己診断時の蓄電装置の定期監視であるS59と同様に、蓄電装置30の特性、内部状態の定期監視についても行なわれる。
 ここで、定期的監視の結果、異常が検出される(S88)と、予め定めた分類基準に基づいて、検出された異常状態を早期の回復が見込めない故障状態か、復帰可能な異常状態かに分類が行なわれる。この処理は、定期的監視装置110の検出異常分類部112によって実行される。
 その分類に従って、検出された異常状態が早期の回復が見込めない故障状態か否かが判断され(S90)、検出された異常状態が早期の回復が見込めない故障状態と分類されたときには、蓄電装置ブレーカ50が遮断され(S92)、システムを初期状態に戻すための異常終了シーケンスが実行され(S96)、警報が出力され(S98)、通常運転を終了する。この処理は、定期的監視装置110の故障状態処理部114によって実行される。検出された異常状態が復帰可能な異常状態と分類されたときには、検出された異常状態に応じて、充放電、放電、あるいは、充電を一時停止するなど、適切な異常対処処理が行われ(S100)、警報が出力される(S94)。警報の出力は、エラーランプ86が点灯し、表示部82にエラーメッセージが表示される。この処理は、定期的監視装置110の異常状態処理部116によって実行される。
 このように、定期的監視において異常が検出されたときに、一律に故障として、蓄電システム10の運転を停止させずに、復帰可能な異常状態と、迅速な回復が見込めない故障状態とに分類する。これは、適切な異常対処によって、蓄電システム10の稼動率を向上させるためである。復帰可能な異常状態については、復帰可能な時間等に応じて、異常状態1、異常状態2、異常状態3というように、複数段階に区分してもよいし、異常対処処理に応じた区分をもうけてもよい。
 図14は、検出異常に関する分類基準の一例を示す図である。ここでは、監視対象ごとに異常判断条件が示され、それぞれについて、その検出異常が早期の回復が見込めない故障状態とするか復帰可能な異常状態とするかが示されている。検出異常に関する分類基準は、定期的監視装置110の記憶部に予め記憶される。検出異常に関する分類基準は、図14のような階層構造的ルックアップテーブル形式で記憶する他に、階層構造を用いて検索キーを入力することで早期の回復が見込めない故障状態か復帰可能異常状態かを出力する形式、単純化したマップ形式等で記憶するものとできる。
 図14で蓄電装置30の定期的監視の項目を見ると、電池状態が過放電のとき、過充電のとき、電池温度が異常のときは、これらを早期の回復が見込めない故障状態とすることが示されている。一方で、電池状態が満充電のときは、復帰可能な異常状態とされる。蓄電装置30としては、満充電は異常ではないが、システムは、蓄電装置30の充電状態に応じて、満充電にならない範囲で充放電制御を行うため、システムとしては異常な状態である。蓄電装置30に損傷を与える恐れはないため、復帰可能な異常状態とする。過充電、過放電については、蓄電装置30においても異常な状態であり、蓄電装置30に損傷を与えるおそれが高いだけでなく、システムの安全性の観点からしても、早急な対応が必要な状態である為、蓄電装置ブレーカ50の遮断により、システムから蓄電装置30を遮断する早期の回復が見込めない故障状態とする。
 また、充放電スイッチ装置60の定期的監視の項目を見ると、充電電流値の異常と放電電流値の異常は復帰可能な異常状態とされるが、その異常状態が所定時間以上継続するときは早期の回復が見込めない故障状態とされる。これは、充電電流値、放電電流値は瞬間的に大きな値となることがあるので、復帰可能と考えられるが、それが長時間続くと、蓄電装置30に損傷を与えるおそれがあるためである。
 また、充放電スイッチ装置60を構成する充電スイッチ70または放電スイッチ74が予め定めた動作指示に対し正常に動作しない状態は、早期の回復が見込めない故障状態とされる。これは、蓄電装置30に対する充電あるいは放電に対し制御が行なわれない状態であるので、そのままでは蓄電装置30の損傷を招くおそれが高いためである。
 このように、検出異常の状態を一律に故障状態とせずに、異常の内容に応じてきめ細かく分類して、復帰可能であるものについては故障状態としないことで、蓄電システム10の稼働率の向上を図ることができる。一方で、蓄電装置30に損傷を与えるおそれのあるものは早期の回復が見込めない故障状態として、蓄電装置ブレーカ50を遮断状態とするので、蓄電装置30の保護を図ることができる。
 上記では、起動時の自己診断において、蓄電装置ブレーカ50を接続状態とし、負荷側ブレーカ26を遮断状態の下で、S26の充放電スイッチ装置の診断を行うものとして説明した。多くの蓄電システムでは、放電スイッチ74と負荷との間に負荷側ブレーカ26を設けるが、場合によっては、放電スイッチ74にインバータやDC/DCコンバータが直接接続される蓄電システムがある。その場合に、放電スイッチ74をオフにしても、インバータ、DC/DCコンバータの入力側容量である一次側コンデンサが充電された状態だと、放電スイッチ74の負荷側に電圧がかかった状態となるので、一見、放電スイッチ74がオンしているように見える。以下では、負荷側ブレーカ26が無い場合でも誤判断をしない放電スイッチ診断について説明する。
 図15は、図1の全体構成図の中で、放電スイッチ74の周辺を抜き出した図である。ここで、放電側の電流・電圧検知部76は、放電スイッチ74を流れる電流I74を検出する電流検出器と、放電スイッチ74の負荷側端子の電圧V74を検出する電圧検出器で構成される。蓄電装置側の電流・電圧検知部62,64,66も、同様に、それぞれ電流検出器と電圧検出器とで構成されるが、ここではこれらをまとめて、蓄電装置30から放電スイッチ74に向かって流れる電流I30を検出する電流検出器と、放電スイッチ74の蓄電装置側端子の電圧V30を検出する電圧検出器で示した。なお、放電スイッチ74へのオン指令とオフ指令は、スイッチ診断部102から伝送される。
 図16は、放電スイッチ74の動作が正常か異常かを判断する場合を3つに分けて示す図である。ここでは、まず、蓄電システムの起動時の自己診断と、蓄電システムの動作時における定期的監視の2つに区分し、前者をさらに、負荷側ブレーカがあって遮断状態とされる場合と、負荷側ブレーカを設けられずにDC/DCコンバータが放電スイッチ74に常時接続されている場合に分けた。そして、図15を用いて、各場合についての放電スイッチ74周りの構成図を示し、それぞれについて、放電スイッチ74にオン指令が与えられた場合の動作判断と、オフ指令が与えられた場合の動作判断について、電流検出器によるI74の検出結果と電圧検出器によるV30,V74の検出結果がどのように利用されるかをまとめた。
 起動時の自己診断において、負荷側ブレーカ26が設けられ、これが遮断状態にある場合は、すでに図9に関連して説明した通りである。すなわち、放電スイッチ74のオン動作について正常か否かの診断は、放電スイッチ74に対しオン指令を与え、放電スイッチ74をオン状態とする。そして、放電側の電流・電圧検知部76の電圧値と、蓄電装置側の電流・電圧検知部62,64,66の電圧値とを比較し、その間の電圧差が予め定めた範囲にあれば、オン動作が正常と判断される。オン状態にもかかわらず予め定めた範囲を超える電圧差があれば異常(オープン)である。
 また、放電スイッチ74のオフ動作について正常か否かの診断は、放電スイッチ74に対しオフ指令を与え、放電スイッチ74をオフ状態とする。そして、放電側の電流・電圧検知部76の電圧値が、0Vの測定誤差範囲にあれば、オフ動作が正常と判断される。オフ状態にもかかわらず、蓄電装置30の電圧が検出されれば異常(ショート)である。なお、電流値ではなく、電圧値で判定するのは、負荷側ブレーカ26側が遮断されているため、電流が流れないからである。
 図16の起動時の自己診断において、負荷側ブレーカ26が設けられない場合、放電スイッチ74のオン動作の判断は、負荷側ブレーカ26が設けられる場合と同じである。しかし、放電スイッチ74のオフ動作について正常か否かの判断は、負荷側ブレーカ26が設けられる場合と異なる。それは、負荷側ブレーカ26が設けられない場合は、放電スイッチ74がDC/DCコンバータ28に直接接続され、その入力側容量の電圧状態を電圧検出器がV74として検出するからである。すなわち、放電スイッチ74にオン指令が与えられると、DC/DCコンバータ28を介してDC負荷18に電流が供給される。これにより、DC/DCコンバータ28の入力側容量が充電され、V30の電圧を有することになる。
 ここで、放電スイッチ74にオフ指令が与えられると、DC/DCコンバータ28への電流供給は止まるが、その入力側容量は放電されない限り、V30の電圧を保持し続ける。負荷側ブレーカ26がある場合には、V74=V30であれば、放電スイッチ74のオフ動作異常と判断できたが、負荷側ブレーカ26が設けられない場合には、V74=V30であっても、放電スイッチ74のオフ動作が異常であるとは言い切れない。そこで、I74を見て、I74が流れるときに、放電スイッチ74のオフ動作が異常であると判断できる。
 図17は、起動時の自己診断における放電スイッチ74のオフ動作が正常か異常かの判断手順を示すフローチャートである。最初に、V74=V30か否か、つまり、放電スイッチ74の両端子間の電圧差がないか否かが判断される(S110)。判断が否定されると、放電スイッチ74のオフ動作は正常である(S116)。判断が肯定されると、次にI74が予め定めた範囲を超えるか否か、例えば0でないか否か、つまり、放電スイッチ74を通して負荷電流が流れるか否かが判断される(S112)。ここで判断が否定され、予め定めた範囲内であって、例えばI74=0であると、放電スイッチ74のオフ動作は正常である(S116)。判断が肯定され、負荷電流が流れている場合に、初めて、放電スイッチ74のオフ動作は異常であると判断される(S114)。
 このように、放電スイッチ74のオフ動作は、V74=V30の条件と、I74が0でないという条件とがANDで結ばれたときに、初めて、異常であると判断できる。これを、負荷側ブレーカ26が設けられる場合と比較すると、I74を検出する電流検出器を併用するところが相違する。すなわち、負荷側ブレーカ26が設けられる場合には、V74,V30を検出する電圧検出器のみを用いて、放電スイッチ74のオフ動作の正常か異常かが判断できるが、負荷側ブレーカ26が設けられない場合には、電流検出器の検出結果を併用する必要がある。
 ところで、図17で示す手順は、負荷側ブレーカ26が設けられる場合でも用いることができる。S112がある分、手順がかかるが、誤判断することはない。したがって、負荷側ブレーカ26の有無にかかわらず、図17の手順を用いることが好ましい。
 もっとも、負荷側ブレーカ26がある場合には、S112がある分、余分な手順となるので、ユーザの選択により、負荷側ブレーカ26がある場合にはS112を省略する手順とすることもできる。
 このように、放電スイッチ74のオフ動作は、I74が0という条件と、V74=V30でないという条件とがANDで結ばれたときに、初めて、正常であると判断できる。図17の手順も、負荷側ブレーカ26がある場合にも適用可能である。
 再び図16に戻り、蓄電システムが動作中で、定期的監視を行う場合は、負荷電流であるI74を監視することで、放電スイッチ74のオフ動作が正常か異常かが判断できる。なお、放電スイッチ74のオン動作は、上記と同様に、電圧検出器によって検出されるV74,V30を比較し、V74とV30の電圧差が予め定めた範囲内のときは正常と判断し、予め定めた範囲を超えるときに異常と判断することができる。
 動作中の定期的監視における放電スイッチの動作診断と、起動時の自己診断における放電スイッチの動作診断とを比較すると、起動時の自己診断では、動作中の定期的監視と異なる手順を取る必要があることがわかる。すなわち、動作中の定期的監視の場合には、電流検出器の検出結果のみを用いて放電スイッチ74の動作診断が可能であるが、起動時の自己診断では、電圧検出器の検出結果と電流検出器の検出結果とを組み合わせることで、蓄電システムの構成によらず、誤判断を防ぐことができる。
 次に、運転制御装置120の内容を図18から図22を用いて説明する。運転制御装置120は、蓄電システム10の動作を停止するときに、負荷側ブレーカ26と蓄電装置ブレーカ50を遮断状態にすることをしないで、待機状態を設定できる機能を有する。すなわち、運転制御装置120は、運転モードとして、蓄電システム10について実際の充放電制御を行なう通常運転モードと、蓄電システム10について実際の充放電制御を禁止するが、それ以外は通常運転モードと同じ状態とする待機モードとを有する。
 図18は、通常運転モード130の状態と、待機モード140の状態と、その間の状態遷移150の様子を説明する図である。図19は、通常運転モードの設定条件を示し、図20は待機モードの設定条件を示す。
 通常運転モード130の状態としては、基本状態132と故障状態134と復帰可能異常状態136の3つがある。基本状態132から故障状態134また復帰可能異常状態136への状態遷移は、定期的監視装置110による定期的監視によって異常が検出されたときに生じる。定期的監視によって異常が検出されると、図14に示すような検出異常に関する分類基準に従って、故障状態134か復帰可能異常状態136に分類される。故障状態134とされると、そのままでは基本状態132に戻ることはないが、復帰可能異常状態136は、異常状態が解消して正常状態となれば基本状態132に復帰する。
 図18の通常運転モード130の基本状態132においては、充放電制御における状態遷移が示されている。ここでは、蓄電装置30の充電状態に応じて、充電と放電の双方を行なう充放電状態と、放電のみを行ない充電がない放電のみ状態と、充電のみを行ない放電がない充電のみ状態の3つの状態で状態遷移が行なわれることが示されている。蓄電装置30の充電状態としてはSOCを用いることができる。例えば、充放電状態においてSOCが90%以上となると放電のみ状態に状態遷移し、SOCが40%未満となると充電のみ状態に状態遷移する。放電のみ状態においてSOCが60%未満となると充放電状態に状態遷移し、充電のみ状態においてSOCが60%以上となると充放電状態に状態遷移する。本来、蓄電装置30はSOC100%まで充電することができるが、100%に近い充電状態は、蓄電装置30を構成する蓄電池パックの寿命を縮める恐れがある。そこで本実施形態では、SOC90%までで充電を停止し、放電のみの状態とするのである。同様に、SOCが0%近くなるまでの放電も電池パックの寿命を縮める恐れがあるため、SOCが40%未満となると、それ以上の放電は行わず、充電のみの状態とする。そしてSOC60%近辺が最も電池パックが効率よく動作するため、充放電状態への遷移閾値としている。以上は説明のための例示であって、これ以外のSOC値で状態遷移条件を設定することができる。
 図18の待機モード140の状態は、通常運転モード130の場合とほとんど同じで、通常運転モード130の基本状態132が待機状態142となったことが相違する。しかしながら、待機状態142における状態遷移の様子も、通常運転モード130の基本状態132における状態遷移の様子と同じである。すなわち、充放電状態においてSOCが90%以上となると放電のみ状態に状態遷移し、SOCが40%未満となると充電のみ状態に状態遷移する。放電のみ状態においてSOCが60%未満となると充放電状態に状態遷移し、充電のみ状態においてSOCが60%以上となると充放電状態に状態遷移する。
 このように、通常運転モード130の基本状態132も、待機モード140の待機状態142も、同じSOCの基準で状態遷移が生じるものとして制御が行なわれる。ただし、通常運転モード130の基本状態132では、充放電状態においては実際に充電制御と放電制御が行なわれ、放電のみ状態では実際に放電制御が行なわれ、充電のみ状態では実際に充電制御が行なわれるのに対し、待機モード140の待機状態142では、いずれの状態であっても、充放電が禁止される。
 したがって、待機モード140では、通常運転モード130から待機モード140に運転モードが切り替わったときのSOCで状態が固定されることになるが、待機モード140の期間の間に、実際の蓄電システム10の各構成要素の状態は常に一定状態を維持するとは限らないため、待機モード140の期間内において様々な状態遷移が生じ得る。例えば、待機モード140に切り替わったときのSOCが61%であったとすると、待機状態142では放電のみ状態にあることになる。ここで待機モード140が数時間継続している間に、何かの理由でSOCが低下して60%未満となると、充放電状態に状態遷移する。さらにSOCが低下して40%未満になったとすると充電のみ状態に状態遷移することになる。
 このように、待機モード140においては、充放電スイッチ装置60の動作を禁止するが、蓄電装置30の充電状態の監視は継続され、その結果に応じて、状態遷移が行なわれる。こうすることで、待機モード140から通常運転モード130に復帰すると、待機状態142の状態がそのまま基本状態132の状態に引き継がれ、その状態に応じて、直ちに充放電制御が行なわれる。上記の例で、待機状態142で充電のみ状態に状態遷移しているときは、通常運転モード130に復帰すると、待機モード140に切り替わったときの放電のみ状態に対応するのではなく、現在の充電のみ状態に対応して、充電のみの制御が直ちに行われる。
 図19は、通常運転モード130となるときの設定条件である。この設定条件の下で、蓄電システム10の運転モードは通常運転モード130に設定される。その設定は運転制御装置120の通常運転モード設定部122によって実行される。
 図20は、待機モード140となるときの設定条件である。この設定条件の下で、蓄電システム10の運転モードは待機モード140に設定される。その設定は運転制御装置120の待機モード設定部124によって実行される。
 待機モード140においては、充電スイッチ70と放電スイッチ74のいずれもオフされており、待機モード140の期間中、充放電スイッチ装置60の動作が禁止されていることが分かる。したがって、充放電スイッチ装置60の設定を充放電制御可能と充放電制御禁止の間で変更することで、通常運転モード130と待機モード140との間の状態遷移150が行なわれる。この状態遷移150は、運転制御装置120の状態遷移部126によって実行される。
 待機モード140では、負荷側ブレーカ26と蓄電装置ブレーカ50を遮断状態にしないので、起動時の自己診断における蓄電装置ブレーカ診断と負荷側ブレーカ診断を行なわずに、充放電制御禁止を解除するだけで通常運転モード130に容易に復帰できる。
 具体的な例としては、オフィスが稼動する昼間に蓄電システム10に対し充放電制御し、オフィスが稼動しない夜間に蓄電システム10の作動を停止する場合に、夜に蓄電装置ブレーカ50と負荷側ブレーカ26を遮断し、翌朝に再び蓄電装置ブレーカ50と負荷側ブレーカ26を接続状態にする手間が省けるという利点がある。
 このような場合には、予め定めた蓄電システムの充放電スケジュールに基づいて、通常運転を行なう通常運転期間と、充放電を停止する充放電停止期間との区別を運転制御装置120の期間区別部が取得する。状態遷移部126は、充放電停止期間であることを取得したときに、通常運転モード130から待機モード140に状態遷移を行ない、通常運転期間であることを取得したときに待機モード140から通常運転モード130に状態遷移を行なうように、充放電スイッチ装置60を制御することができる。
 また、待機モード140を利用する別の具体例としては、充放電スイッチ装置60の動作制御に用いられる制御パラメータの設定変更を行なうときに、蓄電装置ブレーカ50と負荷側ブレーカ26を遮断しないで待機モード140として制御パラメータの設定変更を行うことがあげられる。制御パラメータの設定変更が終了すれば、充放電制御禁止を解除するだけで、簡単に通常運転モード130に戻り、新しい制御パラメータの下の運転を行なうことができる。
 このような場合には、充放電スイッチ装置60の動作制御に用いられる制御パラメータを設定するパラメータ設定部に対して、待機モード140にあるときに制御パラメータの設定変更を許可し、制御パラメータの設定変更が終了したことを確認したときに、待機モード140から通常運転モード130に状態遷移を行なうものとできる。なお、パラメータ設定部は、運転制御装置120に設けることができる。
 図21、図22は、蓄電装置30の性能の観点から待機モード140を用いることの効果を説明する図である。上記のように、待機モード140は、蓄電装置30の充放電制御を禁止するので、蓄電装置30は充放電による温度上昇がなくなる。したがって、蓄電装置30の環境温度が動作時に比べて低下する。これによって、蓄電装置30の寿命が延びることが期待できる。
 図21は、蓄電装置30の保存温度によって、保存時間の経過に応じて蓄電装置30の容量がどのように低下するかを示す図である。ここでは、保存初期のSOCを75%とし、容量の低下をこのSOC75%を基準とした容量比で示した。図21は、横軸に保存時間の1/2乗をとり、縦軸に容量比をとり、保存温度を25℃と45℃として容量比の低下を比較した図である。図21に示すように、保存温度が低いほど、蓄電装置30の容量低下が少なく、寿命が延びることが分かる。
 図22は、充放電サイクル試験の結果を示す図である。横軸はサイクル数の1/2乗で、縦軸は容量比である。図22に示すように、試験温度が低いほど、蓄電装置30の容量低下が少なく、寿命が延びることが分かる。
 ここで、充放電サイクル試験は以下のようにして行った。すなわち、実施温度を、25℃と45℃とした。そして、充放電条件としては、1サイクル目の充電条件として、50mAの電流で4時間定電流充電を行った後、200mAの電流で電池電圧が4.20Vとなるまで定電流充電を行い、更に、4.20Vの電圧で電流値が50mAとなるまで定電圧充電を行った。また、1サイクル目の放電条件としては、200mAの電流で電池電圧が2.75Vとなるまで定電流放電を行った。2サイクル目~500サイクル目の充電条件は、1000mAの電流で電池電圧が4.20Vとなるまで定電流充電を行い、更に、4.20Vの電圧で電流値が50mAとなるまで定電圧充電を行った。2サイクル目~500サイクル目の放電条件は、1000mAの電流で電池電圧が2.75Vとなるまで定電流放電を行った。このようにして、容量比とサイクル数の関係を求めた。
 本発明に係る蓄電システム用の自己診断装置は、蓄電装置の他に多くの構成要素を含む蓄電システムに利用できる。
10 蓄電システム、12 外部商用電源、14 光電変換モジュール、16 AC負荷、18 DC負荷、20 切替装置、22 インバータ、24 AC/DCコンバータ、26 負荷側ブレーカ、28 DC/DCコンバータ、30 蓄電装置、32,32-2,34,34-2,36,36-2 蓄電池パック、38,38-2,40,40-2,42,42-2 蓄電池状態検知部、50 蓄電装置ブレーカ、52,54,56 ブレーカ、60 充放電スイッチ装置、62,64,66 蓄電装置側の電流・電圧検知部、68 ダイオード群、70 充電スイッチ、72 充電側の電流・電圧検知部、74 放電スイッチ、76 放電側の電流・電圧検知部、80 制御ブロック、82 表示部、84 運転ランプ、86 エラーランプ、90 起動時の自己診断装置、92 蓄電装置ブレーカの状態監視部、94 負荷側ブレーカの状態監視部、96 コンバータ診断部、98 切替装置診断部、100 蓄電装置診断部、102 スイッチ診断部、110 定期的監視装置、112 検出異常分類部、114 故障状態処理部、116 異常状態処理部、120 運転制御装置、122 通常運転モード設定部、124 待機モード設定部、126 状態遷移部、130 通常運転モード、132 基本状態、134 故障状態、136 復帰可能異常状態、140 待機モード、142 待機状態、150 状態遷移。

Claims (14)

  1.  蓄電装置と、前記蓄電装置に接続されるように配置される充放電スイッチ装置と、前記蓄電装置と前記充放電スイッチ装置との間に設けられる蓄電装置ブレーカとを含む蓄電システム用の自己診断装置であって、
     前記蓄電装置ブレーカを遮断状態として、周辺診断項目の診断を行なう周辺項目診断部を備える蓄電システム用の自己診断装置。
  2.  請求項1に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記周辺診断項目の診断結果が正常であるときに、前記蓄電装置ブレーカを接続状態にすることができることを表示する表示部を備える蓄電システム用の自己診断装置。
  3.  請求項1に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、さらに、
     前記蓄電装置ブレーカを接続状態にして、使用状態の前記蓄電装置の診断を行なう使用状態診断部を備える蓄電システム用の自己診断装置。
  4.  請求項3に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記蓄電システムは、前記充放電スイッチ装置と前記外部の負荷との間に設けられる負荷側ブレーカを含み、
     前記蓄電システムの初期化を行なう初期化設定部と、
     前記蓄電装置ブレーカの接続状態を監視する蓄電装置ブレーカの状態監視部と、
     前記負荷側ブレーカの接続状態を監視する負荷側ブレーカの状態監視部と、
     を含む蓄電システム用の自己診断装置。
  5.  請求項4に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記蓄電装置ブレーカの状態監視部は、前記周辺項目診断部による前記周辺診断項目の診断が実行されている間に、前記蓄電装置ブレーカが導通状態である接続状態にあることを検知すると、前記蓄電装置ブレーカを遮断し、
     前記負荷側ブレーカの状態監視部は、前記周辺項目診断部による前記周辺診断項目の診断の間、および前記使用状態診断部による前記蓄電装置ブレーカを接続状態にしての診断の間に、前記負荷側ブレーカが導通状態にある接続状態にあることを検知すると、前記負荷側ブレーカを遮断する蓄電システム用の自己診断装置。
  6.  請求項4に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記蓄電システムは、前記電源として外部商用電源を用い、
     前記周辺項目診断部は、
     前記外部商用電源の交流電力を充電用直流電力に変換するAC/DCコンバータの動作が正常であるか否かを診断するコンバータ診断部を含む蓄電システム用の自己診断装置。
  7.  請求項4に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記蓄電システムは、光電変換モジュールと接続され、
     前記周辺項目診断部は、
     前記光電変換モジュールを構成する複数の太陽光発電モジュールの接続状態を変更して出力電圧を切り替えて、前記光電変換モジュールの出力先を変更する切替装置について、その動作が正常であるか否かを診断する切替装置診断部を含む蓄電システム用の自己診断装置。
  8.  請求項4に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記使用状態診断部は、
    前記蓄電装置の状態が正常であるか否かを診断する蓄電装置診断部を含む蓄電システム用の自己診断装置。
  9.  請求項8に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記蓄電装置診断部の診断結果が正常であるときに、前記蓄電装置ブレーカが接続状態の下で、前記充放電スイッチ装置の動作が正常であるか否かを診断するスイッチ診断部を含む蓄電システム用の自己診断装置。
  10.  請求項3に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記起動時の自己診断の結果が異常であるときに、前記異常の発生した診断内容を表示する表示部を備える蓄電システム用の自己診断装置。
  11.  請求項10に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記表示部は、
    前記蓄電装置診断部の診断結果が正常であるときに、
     前記蓄電装置ブレーカが接続可能な状態であることを表示する蓄電システム用の自己診断装置。
  12.  請求項10に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記表示部は、
     前記スイッチ診断部の診断結果が正常であるときに、前記負荷側ブレーカが接続可能な状態であることを表示する蓄電システム用の自己診断装置。
  13.  請求項9に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記スイッチ診断部は、前記充放電スイッチ装置の両端子間の電圧に基づいて、前記充放電スイッチ装置の動作が正常であるか否かを診断する蓄電システム用の自己診断装置。
  14.  請求項13に記載の蓄電システム用の自己診断装置において、
     前記充放電スイッチ装置は、
     前記蓄電装置から外部の負荷への放電を行なうために前記蓄電装置と前記負荷との間に配置接続される放電スイッチを含み、
     前記スイッチ診断部は、
     前記放電スイッチにオフ指令を与え、
     前記オフ指令の下で、前記放電スイッチの両端子間電圧を検出し、検出された両端子間電圧が予め定めた範囲を超えるときは前記放電スイッチの動作が正常であると判断し、検出された両端子間電圧が予め定めた範囲内のときは、さらに、前記放電スイッチと前記負荷との間に負荷電流が流れるか否かを検出し、前記負荷電流が検出されないときは前記放電スイッチの動作が正常であると判断し、前記負荷電流が検出されるときは前記放電スイッチの動作が異常であると判断する蓄電システム用の自己診断装置。
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