JP6301206B2

JP6301206B2 - 蓄電装置及び制御プログラム

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Publication number: JP6301206B2
Application number: JP2014116645A
Authority: JP
Inventors: 小野澤　誠; 誠小野澤; 一也木本; 渡辺　均; 均渡辺; 宮本　真; 真宮本; 真吾上野; 義浩遠藤; 加藤　裕司; 裕司加藤
Original assignee: Maxell Holdings Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2034-06-05
Also published as: JP2015231290A

Description

本発明は、負荷に対して電力を供給する蓄電装置、及びその制御プログラムに関する。

近年、蓄電池を用いた様々な蓄電装置が開発されている。例えば、特許文献１では、負荷に対して交流電力を供給する交流電源に異常が発生した場合等に、蓄電池から負荷に電力を供給し、負荷に対する電力供給を維持する無停電電源装置が提案されている。特許文献１の無停電電源装置は、交流電源からの電流が各々入力される２つの電源入力部と、切替部を介して各電源入力部に接続される電源出力部と、を備えている。切替部は、２つの電源出力部の一方又は双方において異常が発生した場合に、異常が発生した電源入力部と電源出力部との接続を遮断し、電源出力部と蓄電池とを接続する。また、特許文献１の無停電電源装置は、出力線路と電源入力部及び蓄電池とを切り離すことができるよう構成されている。

また、特許文献１の無停電電源装置において、切替部と各電源入力部との間には、サーキットブレーカーで構成される過電流検出部が設けられている。例えば、交流電源がショートによって故障して各電源入力部に過電流が入力された場合、過電流検出部のサーキットブレーカーがＯＦＦとなり、各電源入力部と切替部との接続が遮断される。

特開２００４−２５４４７０号公報

ところで、特許文献１の無停電電源装置において、例えばモータを備えるノンインバータ冷蔵庫等、突入電流の大きい負荷が電源出力部に接続された場合、この負荷を起動する際に過電流が電源入力部に入力されることがある。しかしながら、一般に、サーキットブレーカーの電流閾値は電流が流れた時間に関わらず一定に設定されているため、電流閾値を超える過電流が電源入力部に入力されると、過電流検出部は電源入力部と切替部との接続を即時に遮断してしまう。

このように、特許文献１の無停電電源装置では、例えば突入電流の大きい負荷を起動する場合等、交流電流の異常でない場合に電源入力部と切替部との接続が遮断されるという誤作動が生じることがある。

そこで、本発明は、誤作動の発生を低減することが可能な蓄電装置及びその制御プログラムを提供することを課題とする。

本発明は、負荷に対して電力を供給する蓄電装置であって、リチウムイオン蓄電池と、外部電源からの電力を負荷に供給する外部電力供給モードと、リチウムイオン蓄電池からの電力を負荷に供給する電池電力供給モードとを切り替える切替部と、外部電源と切替部とを電気的に接続する接続経路に設けられるとともに、過電流が接続経路に所定時間流れた場合、外部電源と切替部との接続を遮断する遮断手段と、電流閾値以上の大きさの電流が接続経路に流れ、且つ電流閾値以上の大きさの電流を許容する許容時間が経過した場合に、外部電源と切替部との接続を遮断するよう遮断手段を制御する制御部と、を備える。電流閾値は、許容時間が長くなると電流閾値が小さくなるよう、許容時間に応じて変化する。

上記蓄電装置の制御部は、電流閾値以上の大きさの電流が外部電源から切替部に流れた場合、許容時間が経過する前までは、外部電源と切替部との接続を遮断しないよう遮断手段を制御する。しかも、外部電源と切替部との接続を遮断するか否かの判断に用いられる電流閾値は、許容時間が長くなると電流閾値が小さくなるよう、許容時間に応じて変化する。このような構成によれば、例えばモータを備える負荷等、突入電流の大きい負荷が蓄電装置に接続され、この負荷の起動時において大きな電流が流れた場合であっても、ある程度の時間であれば当該電流が許容される。すなわち、このような場合であっても、外部電源と切替部との接続が即時に遮断されるのを抑制することができ、その結果、蓄電装置における誤作動の発生を低減することができる。

上記蓄電装置は、さらに、接続経路に設けられるとともに、過電流が流れた場合、遮断手段よりも後に外部電源と切替部との接続を遮断する別の遮断手段、を備えていてもよい。このように複数の遮断手段を設けることにより、切替部等を過電流から確実に保護することができる。

上記蓄電装置において、電流閾値は、予め設定され、別の遮断手段の定格電流値以下の大きさの非過電流閾値と、予め設定され、別の遮断手段の定格電流値よりも大きい過電流閾値と、を含んでいてもよい。このような過電流閾値を設定することにより、突入電流等に起因する外部電源と切替部との接続の遮断をより確実に抑制することができる。

上記蓄電装置において、電流閾値は、複数の過電流閾値を含んでいてもよい。このように複数の過電流閾値を段階的に設定することで、外部電源から蓄電装置に入力される電流の大きさに応じて、適切な許容時間で外部電源と切替部との接続を遮断することができる。

上記蓄電装置において、複数の過電流閾値は、電流Ｉを縦軸にとり時間ｔを横軸にとった座標系において、次の式（１）で表される曲線に沿って設定されてもよい。ここで、ｋは、上記座標系において次の式（１）で表される曲線が別の遮断手段の動作特性曲線よりも下方に位置するよう定められる定数である。

上記構成によれば、過電流閾値が規則的に設定されるため、蓄電装置が許容可能な入力電流の大きさ及び時間を容易に把握することができる。

上記蓄電装置において、制御部は、蓄電装置の状態を検出し、蓄電装置の状態に応じて電流閾値を設定してもよい。この構成によれば、蓄電装置の状態に応じた適切な電流閾値を用いて、遮断手段の動作を制御することができる。

上記蓄電装置の状態は、接続経路を流れる電流値を含んでいてもよい。また、制御部は、検出された電流値よりも電流閾値が大きくなるように電流閾値を設定することができる。この構成によれば、外部電源から入力される電流に応じた適切な電流閾値によって、遮断手段の動作を制御することができる。

上記蓄電装置の状態は、当該蓄電装置内の温度を含んでいてもよい。また、制御部は、検出された温度が上昇すると電流閾値の値を小さくすることができる。この構成によれば、蓄電池内の温度が高温になった場合には、外部電源と切替部との接続を素早く遮断することができる。

本発明は、負荷に対して電力を供給する蓄電装置の制御プログラムであって、蓄電装置は、リチウムイオン蓄電池と、外部電源からの電力を負荷に供給する外部電力供給モードと、リチウムイオン蓄電池からの電力を負荷に供給する電池電力供給モードとを切り替える切替部と、外部電源と切替部とを電気的に接続する接続経路に設けられるとともに、過電流が接続経路に所定時間流れた場合、外部電源と切替部との接続を遮断する遮断手段と、を備える。制御プログラムは、電流閾値以上の大きさの電流が接続経路に流れ、且つ電流閾値以上の大きさの電流を許容する許容時間が経過した場合に、外部電源と切替部との接続を遮断するよう遮断手段を制御する機能、をコンピュータに実行させる。電流閾値は、許容時間が長くなると電流閾値が小さくなるよう、許容時間に応じて変化する。

本発明によれば、蓄電装置の誤作動の発生を低減することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る蓄電装置の構成例を示す機能ブロック図である。図２は、図１に示す蓄電装置のより具体的な構成例を示す機能ブロック図である。図３は、図１に示す蓄電装置において、制御部が遮断手段を制御する際のフロー図である。図４は、図１に示す蓄電装置において、２つの遮断手段、及び電力系統における配線用遮断器の動作特性の例を示す図である。図５は、図１に示す蓄電装置の変形例において、２つの遮断手段、及び電力系統における配線用遮断器の動作特性の例を示す図である。図６は、図１に示す蓄電装置の別の変形例において、２つの遮断手段、及び電力系統における配線用遮断器の動作特性の例を示す図である。図７は、図１に示す蓄電装置のさらに別の変形例において、２つの遮断手段、及び電力系統における配線用遮断器の動作特性の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図中同一又は相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

［蓄電装置の構成］
図１に示すように、本実施形態に係る蓄電装置１は、リチウムイオン蓄電池１１と、切替部１２と、遮断手段１３と、別の遮断手段１４と、制御部１５と、を備えている。蓄電装置１は、図２に示すように、電池管理部１６と、電力供給部１７と、変換部１８と、通信部１９と、電流検出器Ｄと、整流器Ｒと、をさらに備えていてもよい。リチウムイオン蓄電池１１、切替部１２、遮断手段１３及び１４、制御部１５、電池管理部１６、電力供給部１７、変換部１８、通信部１９、電流検出器Ｄ、並びに整流器Ｒは、筐体としてのフレーム４内に収容されている。蓄電装置１は、外部電源としての電力系統からの交流電力が交流入力端子２を介して入力されるとともに、交流出力端子３を介して交流電力を負荷２０に出力する。以下、蓄電装置１の構成例について具体的に説明する。

（リチウムイオン蓄電池）
蓄電装置１は、１以上のリチウムイオン蓄電池１１を含む。蓄電装置１が複数のリチウムイオン蓄電池１１を含む場合、例えば図２に示すように、複数のリチウムイオン蓄電池１１によって、電池パック１１０ａ，１１０ｂが構成されていてもよい。各電池パック１１０ａ、１１０ｂには監視部１１１ａ，１１１ｂを設けることができる。

各監視部１１１ａ，１１１ｂ及び後述する電池管理部１６は、交流入力端子２に対して絶縁されずに接続される。そのため、各監視部１１１ａ，１１１ｂ及び電池管理部１６は、交流入力端子２に対する非絶縁部、すなわち、交流電力が入力される一次側で動作する。

各監視部１１１ａ，１１１ｂは、電池パック１１０ａ、１１０ｂに含まれる各リチウムイオン蓄電池１１の状態を監視する。各監視部１１１ａ，１１１ｂは、例えば、リチウムイオン蓄電池１１の電池温度、電池電流、電池電圧、残量等を検出する。各監視部１１１ａ，１１１ｂは、検出したリチウムイオン蓄電池１１の状態を示す信号又はデータを電池管理部１６に送信する。

監視部１１１ａ，１１１ｂは、それぞれ、スイッチ１１２ａ，１１２ｂを備えていてもよい。監視部１１１ａ，１１１ｂは、リチウムイオン蓄電池１１の異常を検出した場合、スイッチ１１２ａ，１１２ｂをＯＦＦにし、後述する変換部１８とリチウムイオン蓄電池１１との接続を遮断する。

なお、図２の例では、蓄電装置１に２つの電池パック１１０ａ，１１０ｂが設けられているが、蓄電装置１には、電池パックを１つだけ設けてもよいし、３以上の電池パックを設けることもできる。また、リチウムイオン蓄電池１１は、必ずしも電池パックの形態で蓄電装置１に設けられる必要はなく、要求される電力や使用環境等を考慮した適当な形態で蓄電装置１に組み込まれていればよい。

（切替部）
切替部１２は、電力系統からの電力を負荷２０に供給する外部電力供給モードと、リチウムイオン蓄電池１１からの電力を負荷２０に供給する電池電力供給モードとを切り替える。切替部１２は、例えば、電力系統からの交流電力の低下又は停止を検出した場合等、外部電力供給モードから電池電力供給モードに切り替える際、電力系統と負荷２０との接続をリチウムイオン蓄電池１１と負荷２０との接続に切り替える。また、切替部１２は、例えば、電力系統が異常から回復した場合等、電池電力供給モードから外部電力供給モードに切り替える際、リチウムイオン蓄電池１１と負荷２０との接続を電力系統と負荷２０との接続に切り替える。

切替部１２は、特に限定されるものではないが、例えばリレー等、公知の切替スイッチによって構成することができる。例えば、外部電力供給モードでは、電力系統と負荷２０との接続を確保する一方、電池電力供給モードでは、リレーを切り替えることにより、電力系統と負荷２０との接続を遮断するとともにリチウムイオン蓄電池１１と負荷２０とを接続することができる。

本実施形態において、切替部１２における外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切替制御は、制御部１５によって行われる。ただし、制御部１５とは別に専用回路を設け、この専用回路によって切替部１２における切替制御を行ってもよい。

（遮断手段）
遮断手段１３は、接続経路Ｐに設けられる。本実施形態では、遮断手段１３は、別の遮断手段１４と切替部１２との間に設けられている。ただし、遮断手段１３は、遮断手段１４と電力系統との間に設けられていてもよい。遮断手段１３は、過電流が接続経路Ｐに流れた際、遮断手段１４よりも先に電力系統と切替部１２との接続を遮断する。なお、「過電流」は、例えば、遮断手段１４の定格電流を超える電流である。ただし、特にこれに限定されず、予め定めた任意の電流値を超える電流を「過電流」とすることもできる。

遮断手段１３は、外部からの制御に応じて配線を遮断する遮断器であり、例えばリレー等のスイッチを含む。遮断手段１３は、制御部１５の制御に応じてスイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

（別の遮断手段）
遮断手段１４は、電力系統と切替部１２とを電気的に接続する接続経路Ｐに設けられる。遮断手段１４は、過電流が接続経路Ｐに所定時間流れた際、電力系統と切替部１２との接続を遮断する。ただし、遮断手段１４は、遮断手段１３よりも後に電力系統と切替部１２との接続を遮断するよう構成されている。すなわち、遮断手段１３によって電力系統と切替部１２との接続が遮断された場合、遮断手段１４は、電力系統と切替部１２との接続を遮断するための動作を行わない。

遮断手段１４は、配線を遮断するための仕組みを自身で有し、外部からの制御を特に要しない配線用遮断器である。遮断手段１４としては、特に限定されるものではないが、例えば、ブレーカーや、スローブローヒューズ等の各種ヒューズ等を使用することができる。遮断手段１４は、配線に流れる電流値と、配線を遮断するまでの遮断時間とで規定される動作特性を有する。遮断手段１４の動作特性は、通常、電流を縦軸、時間を横軸にとった座標系において、反比例的に変化する動作特性曲線によって表される。すなわち、接続経路Ｐに過電流が流れた後、電力系統と切替部１２との接続を遮断手段１４が遮断するまでの時間は、過電流の大きさが大きくなるほど短く、過電流の大きさが小さくなるほど長い。

（制御部）
制御部１５は、蓄電装置１の動作を制御する。制御部１５は、例えば、リチウムイオン蓄電池１１の充放電制御や、切替部１２における外部電力供給モードと電池電力供給モードとを切替制御を行う。制御部１５は、遮断手段１３の動作も制御する。制御部１５による遮断手段１３の制御の詳細については後述する。

制御部１５は、例えば、専用又は汎用プロセッサ、及びメモリを有していてもよい。制御部１５において、メモリに記憶された制御プログラムをプロセッサが実行することにより、リチウムイオン１１、切替部１２、及び遮断手段１３等を制御することができる。

（電池管理部）
上述したように、電池管理部１６は、監視部１１１ａ，１１１ｂからリチウムイオン蓄電池１１の状態を示す信号又はデータを受信することができる。電池管理部１６が受信したリチウムイオン蓄電池１１の状態を示す信号又はデータは、例えば、制御部１５及び／又は通信部１９を通じて外部へ発信される。

（電力供給部）
電力供給部１７は、交流入力端子２から入力された電力を電源として、蓄電装置１の各部に電力を供給する。電力供給部１７は、例えば、交流入力端子２、制御部１５、電池管理部１６、及び変換部１８に接続される。電力供給部１７は、さらに、電池パック１１０ａ、１１０ｂの各監視部１１１ａ，１１１ｂや通信部１９に接続されていてもよい。電力供給部１７は、交流入力端子２から入力された電力を適当な電圧に変換し、蓄電装置１の各部に出力する。

このような構成により、蓄電装置１内で消費される電力を、リチウムイオン蓄電池１１の電力ではなく外部からの電力でまかなうことができる。そのため、リチウムイオン蓄電池１１からより多くの電力を負荷２０へ供給することができる。ただし、蓄電装置１は、交流入力端子２から入力される電力と、リチウムイオン蓄電池４から供給される電力とを併用する構成又はこれらを切り替えて用いる構成とすることもできる。

（変換部）
変換部１８は、交流入力端子２から入力された交流電力を直流電力に変換してリチウムイオン蓄電池１１へ出力する。また、変換部１８は、リチウムイオン蓄電池１１から出力された直流電力を交流電力に変換する。

変換部１８は、例えば、インバータ１８１と及びＤＣ／ＤＣコンバータ１８２を備えることができる。インバータ１８１は、交流入力端子２、交流出力端子３、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１８２に接続されている。インバータ１８１は、整流器Ｒを介して交流入力端子２から入力された交流電力を直流電力に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８２に出力する。また、インバータ１８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８２から入力された直流電力を交流電力に変換し、交流出力端子３を介して負荷２０に供給する。

なお、交流出力端子３は、例えば、負荷２０を接続可能なコンセントであってもよい。交流入力端子２及び交流出力端子３の形態は、特定のものに限定されない。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１８２は、インバータ１８１が出力した直流電力の電圧をリチウムイオン蓄電池１１に適合する電圧に変え、その直流電力をリチウムイオン蓄電池１１に出力する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８２は、リチウムイオン蓄電池１１が出力した直流電力の電圧を負荷２０に適合する電圧に変え、その直流電力をインバータ１８１へ出力する。

このように変換部１８をトランスレス方式に構成することで、変換部１８の小型化を図ることができる。トランスレス方式の変換部１８におけるインバータ１８１及びＤＣ／ＤＣコンバータ１８２の回路構成は、適宜決定すればよい。

なお、変換部１８の構成は上述のものに限定されない。例えば、変換部１８は、交流電力を直流電力に変換する整流器と直流電力を交流電力へ変換するインバータとの組み合わせや、双方向インバータ等によって構成することもできる。

（通信部）
通信部１９は、蓄電装置１が外部とデータ通信を行うための通信インタフェースである。通信部１９と外部との通信は、無線通信によって行われてもよい。また、通信部１９は、例えば、外部のルータを介して、インターネット等のネットワークに接続された外部機器と通信することができる。

上述したように、通信部１９は、電池管理部１６から受信したリチウムイオン蓄電池１１の状態を示す信号又はデータを、例えば外部の管理装置（図示略）等に送信する。通信部１９は、さらに、蓄電装置１の識別情報、位置を示す情報、他の機器との接続状態の情報等の外部の管理装置に送信してもよい。

また、通信部１９は、リチウムイオン蓄電池１１の状態を示す信号又はデータに基づいて外部の管理装置が生成した制御データを受信してもよい。通信部１９は、この制御データを制御部１５に送信することができる。制御部１５は、受信した制御データに基づいてリチウムイオン蓄電池１１の動作の制御を行ってもよい。

［蓄電装置の動作］
次に、上述のように構成された蓄電装置１の動作について説明する。本実施形態では、特に、制御部１５による遮断手段１３の制御について詳細に説明する。

図３は、制御部１５による遮断手段１３の制御処理を示すフロー図である。制御部１５は、電流検出器Ｄを用いて接続経路Ｐに流れる電流を検出する（ステップＳ１）。より詳細には、電力系統と切替部１２との接続経路Ｐに流れる電流、すなわち、電力系統から交流入力端子２を介して蓄電装置１に入力される電流を電流検出器Ｄが常時又は定期的に検出し、検出された電流値が電流検出器Ｄから制御部１５に入力される。なお、電流検出器Ｄの構成は特に限定されるものではなく、例えば抵抗器等、公知の機器を用いて電流検出器Ｄを構成することができる。

制御部１５は、検出電流の大きさが電流閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２）。制御部１５は、予め設定された複数の電流閾値を記憶している。各電流閾値は、許容時間と対応づけられている。より詳細には、制御部１５がステップＳ２の処理で用いる電流閾値は、許容時間が長くなると電流閾値が小さくなるよう、許容時間に応じて定められている。許容時間は、各電流閾値以上の大きさの電流が接続経路Ｐに流れるのを許容することができる時間である。

複数の電流閾値は、例えば、遮断手段１４の定格電流値以下の大きさの非過電流閾値と、遮断手段１４の定格電流値よりも大きい過電流閾値と、を含んでいてもよい。制御部１５は、少なくとも１つの過電流閾値を記憶していればよいが、好ましくは複数の過電流閾値を記憶する。また、制御部１５は、１以上の非過電流閾値を記憶していればよい。１つの非過電流閾値が制御部１５に記憶されている場合、この非過電流閾値は、遮断手段１４の定格電流より小さい値であることが好ましい。

制御部１５は、検出電流の大きさが複数の電流閾値のいずれか以上であった場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、検出電流の大きさ以下の電流閾値のうち最大の電流閾値に対応する許容時間が経過したかどうか判断する（ステップＳ３）。以下、検出電流の大きさ以下の電流閾値のうち最大の電流閾値を最大電流閾値と称する。

接続経路Ｐにおいて最大電流閾値以上の電流が検出され、且つ最大電流閾値に対応する許容時間が経過した場合、すなわち、最大電流閾値以上の電流がこれに対応する許容時間だけ流れた場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）、制御部１５は、遮断手段１３を動作させて電力系統と切替部１２との接続を遮断する（ステップＳ４）。具体的には、制御部１５は、電力系統と切替部１２との接続を遮断するための電磁信号を遮断手段１３に送り、この電磁信号によって遮断手段１３のスイッチをＯＮからＯＦＦに切り替える。

一方、接続経路Ｐにおいて最大電流閾値以上の電流が検出されたが、最大電流閾値に対応する許容時間が経過する前に、接続経路Ｐに流れる電流が最大電流閾値よりも低下したことが検出された場合（ステップＳ２でＹＥＳ且つステップＳ３でＮＯの場合）、制御部１５は、電力系統と切替部１２との接続を遮断するための電磁信号を遮断手段１３に送信しない。制御部１５は、電力系統と切替部１２との接続の遮断を行わず、ステップＳ１に戻って接続経路Ｐにおける電流検出を継続する。その後の処理（ステップＳ２〜ステップＳ４）は既に説明した通りである。

なお、制御部１５が専用又は汎用プロセッサ、及びメモリによって構成される場合、メモリに記憶された制御プログラムをプロセッサが実行することにより、ステップＳ１〜ステップＳ４の処理が行われてもよい。

ここで、ステップＳ２〜ステップＳ４の処理について、図４も参照しつつより具体的に説明する。

図４において符号ＯＣ_１３が示す線は、電流Ｉを縦軸、時間ｔを横軸にとった座標系において、制御部１５によって制御される遮断手段１３の動作特性線を表している。ＯＣ_１４は、遮断手段１４の動作特性曲線である。ＯＣ_ｐｓは、電力系統に含まれる分電盤（図示略）の配線用遮断器（ブレーカー）の動作特性曲線である。

図４の座標系において、遮断手段１３の動作特性線ＯＣ_１３は、遮断手段１４の動作特性曲線ＯＣ_１４よりも下方に位置している。すなわち、図４は、遮断手段１４の定格電流を超える過電流が接続経路Ｐに流れた場合に、遮断手段１４が動作するよりも先に遮断手段１３が動作し、遮断手段１３によって電力系統と切替部１２との接続が遮断されることを示している。なお、図４の座標系において、分電盤の配線用遮断器の動作特性曲線ＯＣ_ｐｓも、遮断手段１３の動作特性線ＯＣ_１３より上方に位置している。

遮断手段１３の動作特性線ＯＣ_１３には、３つの電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１，Ｔｈ_ｅｘ２，Ｔｈ_Ｎｅｘが存在する。電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１，Ｔｈ_ｅｘ２は、遮断手段１４の定格電流値よりも大きい過電流閾値である。電流閾値Ｔｈ_Ｎｅｘは、遮断手段１４の定格電流値以下の大きさである非過電流閾値である。電流閾値Ｔｈ_Ｎｅｘは、遮断手段１４の定格電流と同じ値に設定されていてもよいし、遮断手段１４の定格電流よりも小さい値に設定されていてもよい。

過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１，Ｔｈ_ｅｘ２及び非過電流閾値Ｔｈ_Ｎｅｘは、それぞれ、許容時間ｔ_ｅｘ１，ｔ_ｅｘ２，ｔ_Ｎｅｘと対応づけられている。過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１，Ｔｈ_ｅｘ２及び非過電流閾値Ｔｈ_Ｎｅｘの関係は、Ｔｈ_ｅｘ１＞Ｔｈ_ｅｘ２＞Ｔｈ_Ｎｅｘで表される。許容時間ｔ_ｅｘ１，ｔ_ｅｘ２，ｔ_Ｎｅｘの関係は、ｔ_ｅｘ１＜ｔ_ｅｘ２＜ｔ_Ｎｅｘで表される。すなわち、図４の例において、許容時間が短くなると電流閾値が大きくなるように、電流閾値が許容時間に応じて変化している。

例えば、過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１以上の大きさの電流が検出された場合、許容時間ｔ_ｅｘ１が経過するまでは、制御部１５は当該電流が流れるのを許容する。過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１以上の大きさの電流が許容時間ｔ_ｅｘ１だけ流れると、制御部１５から遮断手段１３に電磁信号が送信される。遮断手段１３は、この電磁信号を受けてスイッチをＯＦＦにし、電力系統と切替部１２との接続を遮断する。

上記の場合、検出電流の大きさは、過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１以上であるため、過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ２及び非過電流閾値Ｔｈ_Ｎｅｘも当然超えている。しかしながら、ステップＳ２における判断には、検出電流の大きさ以下の電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１，Ｔｈ_ｅｘ２，Ｔｈ_Ｎｅｘのうち最大の電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１が使用される。つまり、制御部１５は、電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１に対応する許容時間ｔ_ｅｘ１が経過したか否かを判断し、許容時間ｔ_ｅｘ１が経過した場合に、遮断手段１３を制御して電力系統と切替部１２との接続を遮断する。

許容時間ｔ_ｅｘ１が経過しないうちに接続経路Ｐにおける電流が過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１よりも低下したことが検出された場合、制御部１５は、遮断手段１３を動作させず、電力系統と切替部１２との接続を遮断しない。ただし、検出電流が過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１よりも低下した場合であっても、過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ２以上又は非過電流閾値Ｔｈ_Ｎｅｘ以上であれば、以下で説明するように、電力系統と切替部１２との接続が遮断されることがある。

過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１よりも小さく過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ２以上の大きさの電流が検出された場合、許容時間ｔ_ｅｘ２が経過するまでは、制御部１５は当該電流が流れるのを許容する。過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１より小さく過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ２以上の大きさの電流が許容時間ｔ_ｅｘ２だけ流れると、制御部１５から遮断手段１３に電磁信号が送信される。遮断手段１３は、この電磁信号を受けてスイッチをＯＦＦにし、電力系統と切替部１２との接続を遮断する。

許容時間ｔ_ｅｘ２が経過しないうちに接続経路Ｐにおける電流が過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ２よりも低下したことが検出された場合、制御部１５は、遮断手段１３を動作させず、電力系統と切替部１２との接続を遮断しない。ただし、検出電流が過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ２よりも低下したとしても、非過電流閾値Ｔｈ_Ｎｅｘ以上であれば、以下で説明するように、電力系統と切替部１２との接続が遮断されることがある。

過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ２よりも小さく非過電流閾値Ｔｈ_Ｎｅｘ以上の大きさの電流が検出された場合、許容時間ｔ_Ｎｅｘが経過するまでは、制御部１５は当該電流が流れるのを許容する。過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ２よりも小さく非過電流閾値Ｔｈ_Ｎｅｘ以上の大きさの電流が許容時間ｔ_Ｎｅｘだけ流れると、制御部１５から遮断手段１３に電磁信号が送信される。遮断手段１３は、この電磁信号を受けてスイッチをＯＦＦにし、電力系統と切替部１２との接続を遮断する。

［実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の蓄電装置１では、電流閾値以上の電流が接続経路Ｐに流れた場合であっても、電流閾値に対応する許容時間が経過するまでは、電力系統と切替部１２との接続が遮断されない。しかも、電力系統と切替部１２との接続を遮断するか否かの判断に用いる電流閾値は、許容時間が長くなると電流閾値が小さくなるよう、許容時間に応じて変化する。このため、例えばモータを備えるノンインバータ冷蔵庫等、突入電流の大きい負荷が蓄電装置１に接続され、この負荷を起動する際に電力系統から大きな電流が入力された場合であっても、ある程度の時間であればこの電流を許容することが可能となる。よって、蓄電装置１によれば、突入電流の大きい負荷を起動する場合等であっても、電力系統と切替部１２との接続が即時に遮断されるのを抑制することができ、誤作動の発生を低減させることができる。

ところで、鉛蓄電池等を備える蓄電装置の場合、一般に、ノンインバータ冷蔵庫等の重い負荷が接続されることはない。このため、鉛蓄電池等を備える蓄電装置では、負荷の起動等のために電力系統から大きな電流が入力され、電力系統と切替部との接続が即時に遮断されてしまうという問題は生じない。一方、上記蓄電装置１は、鉛蓄電池等と比較して高出力が可能なリチウムイオン蓄電池１１を備えているため、電力系統からの交流電力が低下又は停止したとき等に、リチウムイオン蓄電池１１によって重い負荷を動作させることが可能である。すなわち、上記蓄電装置１には、重い負荷を接続することができる。このため、上記蓄電装置１では、重い負荷を起動する際等、電力系統から大きな電流が入力された場合、電力系統と切替部１２との接続が即時に遮断されるのを防止する必要性が高い。

一般的に、サーキットブレーカーは、ジュール積分を応用したバイメタルを使用したものが多い。このようなサーキットブレーカーは、突入での誤作動は少ないが、短絡を瞬時に遮断する能力に欠ける。熱電磁サーキットブレーカーといった高価な製品も存在するが、このような製品は安価な蓄電装置には適さない。

また、通常、蓄電装置に対して不適合な負荷（例えば、突入電力の大きい負荷、又は定格を超える負荷等）を接続した場合、ヒューズの交換やブレーカーの復旧操作等の作業を行う必要がある。このような作業は専門知識を要し、多くの使用者にとっては困難である。しかしながら、本実施形態に係る蓄電装置１であれば、使用者は、簡単なボタン操作又は遠隔操作によって切替部１２及び／又は遮断手段１３の復旧を行うことができる。

上記蓄電装置１の切替部１２は、電力系統からの交流電力の低下又は停止が検出された場合等に、外部電力供給モードから電池電力供給モードへの切り替えを行い、負荷２０をリチウムイオン蓄電池１１に接続する。本実施形態では、上述した通り、負荷の起動時等、交流電力の異常が発生していない場合に電力系統と切替部１２との接続が遮断されるのを抑制しているため、切替部１２において不必要なモード切り替えが発生するのを防止することができる。結果として、切替部１２を保護することができる。

上記蓄電装置１は、遮断手段１３だけでなく、別の遮断手段１４も備えている。そのため、切替部１２や変換部１８、電線等を過電流から確実に保護することができる。ただし、上記蓄電装置１において、遮断手段１４は設けられていなくてもよい。

上記蓄電装置１では、非過電流閾値及び過電流閾値が予め設定されている。過電流閾値は、遮断手段１４の定格電流値よりも大きくなるように設定される。このため、突入電流等による電力系統と切替部１２との遮断をより確実に抑制することができる。

上記蓄電装置１では、複数の過電流閾値が予め設定されている。このため、電力系統から蓄電装置１に入力される過電流に応じて、適切な許容時間で電力系統と切替部１２との接続を遮断することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

（１）上記実施形態では、２つの過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１，Ｔｈ_ｅｘ２が設定されている例について説明したが、３以上の過電流閾値が設定されていてもよい。図５に示す例では、遮断手段１３の動作特性線ＯＣ_１３ａにおいて、３つの過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１ａ，Ｔｈ_ｅｘ２ａ，Ｔｈ_ｅｘ３ａが存在している。図５に示す例においても、遮断手段１３の動作特性線ＯＣ_１３ａは、遮断手段１４の動作特性曲線ＯＣ_１４よりも下方に位置している。

過電流閾値の数が増えた場合であっても、制御部１５は、上記実施形態と同様に遮断手段１３を制御する。すなわち、制御部１５は、接続経路Ｐにおいて、３つの過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１ａ，Ｔｈ_ｅｘ２ａ，Ｔｈ_ｅｘ３ａ及び非過電流閾値Ｔｈ_Ｎｅｘのうちいずれか以上の大きさの電流を検出すると、最大電流閾値に対応する許容時間が経過した時点で遮断手段１３を動作させ、電力系統と切替部１２との接続を遮断する。

なお、図５の例では３つの過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１ａ，Ｔｈ_ｅｘ２ａ，Ｔｈ_ｅｘ３ａを設定しているが、動作特性線ＯＣ_１３ａがより曲線に近くなるよう、できるだけ多くの過電流閾値を設定することが好ましい。

（２）図６に例示するように、過電流閾値は、電流Ｉを縦軸にとり時間ｔを横軸にとった座標系において、下記の式（１）で表される曲線Ｃに沿って設定することもできる。下記の式（１）におけるｋは、曲線Ｃが遮断手段１４の動作特性曲線ＯＣ_１４よりも下方に位置するよう定められる定数である。ｋの値は、蓄電装置１に接続される負荷２０の消費電流等を考慮して適宜設定すればよい。なお、図６は、下記の式（１）で表される曲線Ｃの概略形状を描いたものであり、下記の式（１）に従って曲線Ｃを厳密に描いたものではない。

図６における遮断手段１３の動作特性線ＯＣ_１３ｂでは、曲線Ｃに沿って、４つの過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１ｂ，Ｔｈ_ｅｘ２ｂ，Ｔｈ_ｅｘ３ｂ，Ｔｈ_ｅｘ４ｂが設定されている。このように、過電流閾値Ｔｈ_ｅｘ１ｂ，Ｔｈ_ｅｘ２ｂ，Ｔｈ_ｅｘ３ｂ，Ｔｈ_ｅｘ４ｂを規則的に設定することにより、蓄電装置１が許容可能な電流の大きさ及び時間、すなわち、遮断手段１３による電力系統と切替部１２との接続の遮断が行われない電流の大きさ及び時間をより容易に把握することができる。

（３）上記実施形態において電流閾値は予め設定されていたが、制御部１５は、蓄電装置１の状態を検出し、蓄電装置１の状態に応じて電流閾値を設定することもできる。

（３−１）例えば、図７に示すように、制御部１５は、接続経路Ｐを流れる電流Ｉ_ｅｘを検出した場合、電流閾値をＴｈ_ｅｘからＴｈ_ｅｘ’に変更することができる。電流閾値Ｔｈ_ｅｘ’は、元の電流閾値Ｔｈ_ｅｘ’よりも小さく、且つ検出電流Ｉ_ｅｘよりも大きい値である。なお、特に図示しないが、接続経路Ｐにおいて電流閾値Ｔｈ_ｅｘよりも大きい電流が検出された場合は、電流閾値Ｔｈ_ｅｘ及び検出電流よりも大きい電流閾値を設定することもできる。

このような構成により、電力系統から蓄電装置１に入力される電流の大きさに応じた適切な電流閾値を用いて、遮断手段１３の動作を制御することができる。すなわち、蓄電装置１に接続される負荷２０等に応じて電力系統から蓄電装置１に入力される電流の大きさが変動する場合であっても、その変化に合わせて遮断手段１３の動作を制御することが可能となる。

（３−２）また、例えば、制御部１５は蓄電装置１内の温度を検出してもよい。制御部１５は、蓄電装置１内の温度が上昇したときに、電流閾値Ｔｈ_ｅｘをより小さい電流閾値Ｔｈ_ｅｘ’に変更することもできる。このような構成によれば、蓄電装置１内の温度が高温になった場合に、遮断手段１３を早く動作させ、電力系統と切替部１２との接続を素早く遮断することができる。

（４）上記実施形態では、リチウムイオン蓄電池１１の充放電制御や、切替部１２の切替制御を行う制御部１５が遮断手段１３の制御も行っているが、特にこれに限定されるものではない。蓄電装置１は、充放電制御や切替制御を行う制御部とは別に、遮断手段１３の制御を行う制御部を備えていてもよい。

（５）上記実施形態では、遮断手段１３の制御は、蓄電装置１に設けられた制御部１５によって行われていたが、蓄電装置１とは別のコンピュータが制御プログラムを実行することにより、遮断手段１３の制御が行われてもよい。当該コンピュータは、専用又は汎用のプロセッサ及びメモリを備えていてもよい。この場合、メモリに記憶された制御プログラムをプロセッサが実行することにより、遮断手段１３の制御が行われる。

（６）上記実施形態では、遮断手段１３はスイッチを用いて構成されていたが、遮断手段１３の構成は特にこれに限定されるものではない。例えば、インバータ１８１を、電力系統と切替部１２との接続を遮断するための遮断手段とすることもできる。すなわち、電流閾値以上の大きさの電流が接続経路Ｐに流れ、且つ電流閾値以上の大きさの電流を許容する許容時間が経過した場合に、制御部１５によってインバータ１８１をＯＦＦにすることで、電力系統と切替部１２との接続を遮断することもできる。

１：蓄電装置，１１：リチウムイオン蓄電池，１２：切替部，１３：遮断手段，１４：別の遮断手段，１５：制御部

Claims

負荷に対して電力を供給する蓄電装置であって、
リチウムイオン蓄電池と、
外部電源からの電力を前記負荷に供給する外部電力供給モードと、前記リチウムイオン蓄電池からの電力を前記負荷に供給する電池電力供給モードとを切り替える切替部と、
前記外部電源と前記切替部とを電気的に接続する接続経路に設けられるとともに、過電流が前記接続経路に所定時間流れた場合、前記外部電源と前記切替部との接続を遮断する遮断手段と、
前記接続経路に設けられ、前記過電流が前記接続経路に所定時間流れ前記遮断手段が前記外部電源と前記切替部との接続を遮断した場合には当該接続を遮断するための動作は行わず、前記遮断手段が当該接続を遮断できなかった場合に当該接続を遮断する別の遮断手段と、
電流閾値以上の大きさの電流が前記接続経路に流れ、且つ前記電流閾値以上の大きさの電流を許容する許容時間が経過した場合に、前記外部電源と前記切替部との接続を前記別の遮断手段よりも先に遮断するよう前記遮断手段を制御する制御部と、
を備え、
前記電流閾値は、前記許容時間が長くなると小さくなるよう、前記許容時間に応じて変化する、蓄電装置。
請求項１に記載の蓄電装置であって、
前記別の遮断手段は、外部からの制御を要せずに前記接続を遮断する、蓄電装置。
請求項１又は２に記載の蓄電装置であって、
電流Ｉを縦軸にとり時間ｔを横軸にとった座標系において表される前記別の遮断手段の動作特性線は、前記遮断手段の動作特性線より上方となるよう設定される、蓄電装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置であって、
前記電流閾値は、複数の過電流閾値を含む、蓄電装置。
請求項４に記載の蓄電装置であって、
前記複数の過電流閾値は、電流Ｉを縦軸にとり時間ｔを横軸にとった座標系において、
次の式（１）で表される曲線に沿って設定される、蓄電装置。

ここで、ｋは、前記座標系において上記式（１）で表される曲線が前記別の遮断手段の
動作特性曲線よりも下方に位置するよう定められる定数である。
請求項１に記載の蓄電装置であって、
前記制御部は、前記蓄電装置の状態を検出し、前記蓄電装置の状態に応じて前記電流閾値を設定する、蓄電装置。
請求項６に記載の蓄電装置であって、
前記蓄電装置の状態は、当該蓄電装置内の温度を含み、
前記制御部は、検出された前記温度が上昇すると前記電流閾値の値を小さくする、蓄電
装置。
負荷に対して電力を供給する蓄電装置の制御プログラムであって、
前記蓄電装置は、
リチウムイオン蓄電池と、
外部電源からの電力を前記負荷に供給する外部電力供給モードと、前記リチウムイオン
蓄電池からの電力を前記負荷に供給する電池電力供給モードとを切り替える切替部と、
前記外部電源と前記切替部とを電気的に接続する接続経路に設けられるとともに、過電
流が前記接続経路に所定時間流れた場合、前記外部電源と前記切替部との接続を遮断する
遮断手段と、
前記接続経路に設けられ、前記過電流が前記接続経路に所定時間流れ前記遮断手段が前記外部電源と前記切替部との接続を遮断した場合には当該接続を遮断するための動作は行わず、前記遮断手段が当該接続を遮断できなかった場合に当該接続を遮断する別の遮断手段と
を備え、
前記制御プログラムは、
電流閾値以上の大きさの電流が前記接続経路に流れ、且つ前記電流閾値以上の大きさの電流を許容する許容時間が経過した場合に、前記外部電源と前記切替部との接続を前記別の遮断手段よりも先に遮断するよう前記遮断手段を制御する機能、
をコンピュータに実行させ、
前記電流閾値は、前記許容時間が長くなると小さくなるよう、前記許容時間に応じて変化する、制御プログラム。