KR102053785B1

KR102053785B1 - 전원 장치

Info

Publication number: KR102053785B1
Application number: KR1020137001671A
Authority: KR
Inventors: 고지 구라야마
Original assignee: 규슈덴료쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2019-12-09
Also published as: AU2011346099B2; CN103283108B; WO2012086645A1; EP2605362B1; EP2605362A4; CN103283108A; US9318902B2; AU2011346099A1; EP2605362A1; JPWO2012086645A1; KR20130141427A; JP5352014B2; ES2588355T3; US20130241496A1

Abstract

본 발명은, 간소화된 장치 구성으로 접점 융착(融着) 등의 이상(異常)을 확실하게 검출하고, 과방전이나 과충전에 의한 2차 전지의 위험성을 배제하는 전원 장치를 제공한다. 전원 장치(1)의 동작을 감시하여 제어하는 동시에, 전원 장치(1)의 이상을 감시하는 제어부(7)와, 제어부(7)와 접속되고, 충전한 전기를 방전하는 2차 전지(3)와, 2차 전지(3)와 부하(13)와의 사이에 형성되는 전지 회로망(8)에 접속되는 주(主) 접점(9)과, 주 접점(9)에 직렬로 접속되고, 통상 시에는 투입 상태로 되어 있는 보조 접점(10)과, 주 접점(9)에서의 전압값, 전류값 및/또는 통전 상태를 계측하고, 계측한 정보 및 제어부(7)로부터의 주 접점(9)에 관한 동작 정보에 기초하여, 보조 접점(10)을 개방 상태로 하는 이상 검출 회로(11a)를 구비한다.

Description

전원 장치{POWER SUPPLY DEVICE}

본 발명은, 2차 전지를 사용한 전원 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 건축 공사, 전기 공사, 건축 공사 등에 사용되는 엔진 발전기는, 배기되는 배기 가스 중의 CO₂, NO_x, 흑연, 유해 입자형 물질 등에 의해 환경을 오염시켜 버린다. 또한, 엔진의 소음은 심야의 수면 방해 등 생활 환경에도 영향을 주므로, 배기 가스와 소음이 없는 2차 전지를 응용한 전원 장치(전지식 발전기)의 실용화가 기대되고 있다. 현재, 가장 장래성이 기대되어 있는 기술로서 리튬 이온 2차 전지를 들 수 있다.

이와 같은 2차 전지를 사용한 전원 장치의 일반적인 회로도를 도 9에 나타낸다. 도 9의 전원 장치에서는, 기동 스위치가 눌러지면 제어부가 주(主) 접점을 투입하고, 인버터가 기동되어 2차 전지로부터 부하로의 방전이 가능해진다. 또한, 정지 스위치가 눌러지면 제어부가 주 접점을 개방하여, 전원 장치를 정지시킨다. 전원 장치가 정지하고 있는 동안은, 2차 전지에 축전되어 있는 전기가 대기 전력으로서 소비된다. 충전 시에는 충전 장치와 접속되고, 2차 전지와의 사이에서 폐회로를 형성하여 충전이 행해진다. 규정 용량 이상의 충전이 행해지면, 제어부가 2차 전지로부터 취득하고 있는 2차 전지에 관한 정보에 기초하여, 충전 장치로부터의 충전을 정지시킨다.

2차 전지(예를 들면, 리튬 전지, 니켈 수소 전지 등)는, 단위 면적당의 에너지량이 매우 크므로, 어떠한 이상(異常)이 발생한 경우에 내부 압력이 상승하여, 고온의 가스가 분사되는 등의 현상을 초래할 가능성이 있어, 이들 위험성을 배제하는 기술이 강하게 요구되고 있다. 특히, 리튬 전지는 과충전, 과방전에 약하고, 과충전에서는 일반적으로 납전지가 500% 전후인 데 대하여 리튬 전지는 150% 내지 200% 정도로 낮고, 또한, 과충전이 발생한 경우에는 전지의 내부 단락에 의한 전극 재료의 융해(融解) 등, 내용물의 분출에 의한 위험이 있다. 또한, 과방전에서는 최저 규정 전압 이하로 되면 전지의 역반응에 의해 전지 자체가 가열되고, 마찬가지로 위험한 상태로 되는 것 등이 현 실정이다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 2차 전지의 직류 전류를 개폐하는 주 접점은, 장기간의 사용에 의해 접점이 접점 융착(融着)되는 경우가 있어, 제어부가 주 접점을 개방하고 있음에도 불구하고 방전이 계속되어, 과방전이 되어 버린다. 일반적으로 교류 회로이면 주기적으로 전압 파형의 0V점(제로 크로스)이 있으므로, 접점에 생기는 아크 방전이 끊어지기 쉬워 접점 융착은 쉽게 생기지 않지만, 2차 전지와 같은 직류 회로의 경우에는, 전압이 일정하므로 아크 방전이 쉽게 끊어지지 않아, 장기적인 사용이나 대전류하에서의 사용은 접점 융착이 발생하기 쉽다. 접점 융착에 의해 2차 전지가 과방전하여 버리면, 전지의 성능이 저하되거나, 전지의 역반응에 의해 전술한 바와 같은 중대한 현상을 초래한다.

접점의 접점 융착을 검출하고, 자동차의 배터리가 부풀어 오르지 않도록 하는 기술로서, 예를 들면, 특허 문헌 1에 나타낸 기술이 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 나타낸 기술은, 전기 자동차의 전원 제어 장치로서, 컨트롤 유닛에 의한 메인 콘택터의 차단 시에, 용착 검출부가 보조 배터리의 단자 전압을 검출하는 전압 검출기의 검출 전압을 소정의 비교 전압과 비교하고, 상기 비교 전압을 초과하는 전압을 검출할 때 메인 콘택터에 용착이 발생하고 있는 것으로 판정하고, 이로써, 메인 콘택터에 용착(溶着)이 발생한 경우에는 반드시 DC―DC 컨버터가 동작을 계속하므로, 그 컨버터의 동작의 계속의 유무에 따라 용착 발생의 유무를 확실하게 판정할 수 있어 용착 검출의 신뢰성을 높이고, 또한, 용착 검출부가 메인 콘택터의 용착 발생을 검출했을 때 DC―DC 컨버터를 정지시킴으로써, 운전자가 어떠한 용착 회피를 위한 대책을 세우지 않았던 경우라도, 메인 배터리의 부풀어 오름이 일어나지 않도록 하는 것이다.

또한, 2차 전지를 사용한 장치는, 일반적으로 2차 전지를 안전하게 사용하기 위해, 외부로부터 2차 전지를 감시 제어하는 회로(배터리 매니지먼트 시스템)나 장치 자체에서 내부로부터 감시하는 회로(ECU: Electronic Control Unit) 등을 가지고 있다. 예를 들면, 전기 자동차 등 2차 전지를 탑재하는 기기에서는, 이들 시스템 자체를 유지하는 전력을 2차 전지 자체나 보조 배터리로부터 취득하고 있고, 장치 정지 중에도 항상 회로 전력이 소비되고 있다.

전기 자동차와 같이 10kWh 내지 30kWh 정도의 큰 용량을 탑재하고, 납축전지 등의 보조 배터리를 탑재한 것이면, 이와 같은 장치 정지 중의 과방전은 전무하다고 생각할 수 있지만, 예를 들면, 휴대용의 휴대용 전원 장치나 산업용 기기 등, 2차 전지만을 탑재한 1kWh 내지 10kWh 미만의 것에서는 장기간 사용하지 않았던 경우, 시스템이 2차 전지로부터 전력을 소비하고, 2차 전지는 과방전하여 버리는 문제가 있다. 이 문제점을 해결하기 위해, 전기 자동차와 같이 보조 배터리를 설치한다는 수단을 생각할 수 있지만, 납축전지 등의 보조 배터리는 수명이 짧고, 또한 중량이 무겁기 때문에 휴대용의 휴대용 전원 장치 등에는 바람직하지 않다.

일본공개특허 평08―182115호 공보

특허 문헌 1에 나타낸 기술은, 메인 콘택터의 제어, 용착의 검출, 인버터로의 용착 검출 신호의 출력을 모두 컨트롤 유닛으로 행하고 있으므로, 만일 컨트롤 유닛에 문제가 발생하고 있는 경우에는, 용착의 검출이 정확하게 행해지지 않을 가능성이 있다는 문제점을 가진다. 또한, 컨트롤 유닛이 정상적이라도, 다양한 장치의 노이즈 등에 의해, 컨트롤 유닛으로의 신호가 흐트러져 정확한 제어를 할 수 없게 될 가능성이 있다는 문제점을 가진다.

특히, 특허 문헌 1과 같이 자동차용의 컨트롤 유닛이 아니고, 예를 들면, 심야의 공사 현장이나 맨홀 내에서의 사용을 목적으로 하는 것과 같은 휴대용의 휴대용 전원 장치를 제어하는 제어 장치의 경우, 장치 구성의 간소화, 경량화, 전지의 장시간 사용, 저비용 등의 조건이 요구되고 있고, 가능한 한 고비용의 기판이나 예비 계통의 설치 등을 하지 않는 장치 구성인 것이 요구되지만, 그와 같은 회로의 경우, 상기와 같은 노이즈 등에 의해 신호의 혼란이 생겨, CPU(중앙 연산 처리 장치)의 정지나 프리즈(freeze) 현상 등이 발생하는 경우가 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 장치 자체가 장기간 방치되었을 경우에, 2차 전지 특유의 감시 제어 회로의 자체 소비에 의한 과방전이 발생하여, 위험한 상태에 빠져 버리는 경우가 있다. 또한, 충전 장치에 의한 과충전을 방지하기 위해, 제어부가 2차 전지로부터 취득한 정보에 기초하여 충전을 정지시키는 것은 가능하지만, 2차 전지와 제어부와의 사이의 신호가 노이즈 등의 영향을 받아 부정확한 정보가 될 가능성이 있어, 신뢰성을 유지할 수 없는 경우가 있다.

그래서, 본 발명은, 간소화된 장치 구성으로 접점 융착 등의 이상을 확실하게 검출하여, 과방전 등에 의한 2차 전지의 위험성을 배제하는 동시에, 장치 정지 중에도 2차 전지가 내부 소비 전원을 소비하지 않는 구성을 가지는 전원 장치를 제공한다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 2차 전지를 사용한 전원 장치에 있어서, 상기 전원 장치의 동작을 감시하여 제어하는 동시에, 상기 전원 장치의 이상을 감시하는 제어 수단과, 상기 제어 수단과 접속되고, 충전한 전기를 방전하는 2차 전지와, 상기 2차 전지와 부하와의 사이에 형성되는 전지 회로망에 설치되는 주 접점과, 상기 전지 회로망에 상기 주 접점과 직렬로 접속되고, 상기 전원 장치의 정지 시에는 개방 상태로 되어 있는 보조 접점을 구비하고, 상기 전원 장치의 정지 동작 시에는, 상기 주 접점의 개방 후에 상기 보조 접점이 개방되고, 상기 전원 장치의 기동 동작 시에는, 상기 보조 접점의 투입 후에 상기 주 접점이 투입되는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치에 있어서는, 2차 전지와 부하를 접속하는 전지 회로망에 주 접점과 보조 접점을 직렬로 접속하여 설치하고 있으므로, 만일 주 접점에 있어서 접점 융착 등의 이상이 발생한 경우라도, 보조 접점을 개방함으로써 2차 전지의 과방전을 확실하게 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 전원 장치의 정지 동작 시에는, 주 접점의 개방 후에 보조 접점이 개방되고, 전원 장치의 기동 동작 시에는, 보조 접점의 투입 후에 주 접점이 투입되므로, 주 접점이 정상적으로 동작하고 있으면, 보조 접점의 개방·투입의 동작이 전기적으로 단절된 상태에서 행해지고, 보조 접점에서의 접점 융착 등의 발생을 배제하여 예비의 접점으로서 신뢰성이 높은 동작을 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 상기 주 접점에서의 전압값, 전류값 및/또는 통전 상태를 계측하고, 상기 계측한 정보 및 상기 제어 수단으로부터의 상기 주 접점에 관한 동작 정보에 기초하여, 상기 보조 접점을 개방 상태로 하는 이상(異常) 검출 회로를 구비하는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치에 있어서는, 주 접점에 관한 제어 수단으로부터의 동작 정보, 및 이상 검출 회로가 계측한 주 접점에서의 전압값, 전류값 및/또는 통전 상태에 기초하여, 보조 접점을 개방 상태로 제어하므로, 제어 수단과는 별도로 설치된 이상 검출 회로가, 주 접점에서의 전압값, 전류값 및/또는 통전 상태를 정확하게 계측하고, 접점 융착 등의 이상 발생의 유무를 확실하게 검출하여, 전지의 고온화나 가스의 분출 등의 위험을 회피할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 만일 제어 수단에 이상이 발생하거나, 노이즈에 의해 신호의 송수신에 이상이 발생한 경우라도, 이상 검출 회로가 주 접점에서의 양단의 전압값, 전류값 및/또는 통전 상태를 측정하고, 보조 접점을 개방함으로써 위험을 회피할 수 있다. 그리고, 여기서 말하는 노이즈란, 예를 들면, 내장하는 인버터의 부하 상태나 회로 고유의 공진점에서 발생하는 고조파나 접속되는 부하 등으로부터 발생하는 것이다.

또한, 이와 같은 이상 검출 회로를 구비하는 구성으로 함으로써, 노이즈의 영향을 억제하기 위한 고비용의 기판이나 예비 계통을 설치하지 않아도 확실하게 이상을 검출할 수 있어, 장치 구성을 간소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 상기 이상 검출 회로가, 상기 전지 회로망의 양단의 전압값을 아날로그값으로 계측하고, 상기 전압값이 임의의 범위를 일탈한 경우에, 상기 보조 접점을 개방 상태로 하는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치에 있어서는, 전지 회로망의 양단의 전압값을 아날로그값으로 계측하고, 상기 전압값이 임의의 범위를 일탈한 경우에, 상기 보조 접점을 개방 상태로 하기 때문에, 제어 수단 자체에 이상이 있거나 노이즈에 의해 2차 전지와 제어 수단과의 사이의 신호의 송수신에 이상이 발생한 경우라도, 이상 검출 회로가 단독으로 전지 회로망을 개방하여 위험을 회피할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 특히, 전지 회로망의 양단의 전압값을 아날로그값으로 직접 판독함으로써, 디지털값으로 보여지는 것과 같은 노이즈 등의 영향에 의한 수치의 이상을 억제할 수 있어, 확실하게 전압값을 판별할 수 있다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 상기 이상 검출 회로가 비교기를 사용하여 상기 전지 회로망의 양단의 전압값을 아날로그값으로 계측하는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치는, 이상 검출 회로가 비교기를 사용하여 상기 전지 회로망의 양단의 전압값을 아날로그값으로 계측하므로, 전지 회로망의 양단의 전압값을, 간단한 회로 구성이며 노이즈 등의 영향을 억제하여 정확하게 계측할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 상기 이상 검출 회로가, 상기 이상 검출 회로의 전원에 절연 트랜스를 구비하는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치는, 이상 검출 회로의 전원에 절연 트랜스를 구비하므로, 인버터측이나 2차 전지측으로부터 발생하는 노이즈에 영향을 받지 않고 높은 신뢰도로 이상을 검출할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 상기 전원 장치를 정지시키기 위한 자체 복귀형의 정지 스위치와, 상기 2차 전지와 상기 제어 수단과의 사이의 전기적인 접속을, 상기 제어 수단의 제어에 의해 상기 전원 장치의 정지 시에는 개방, 상기 전원 장치의 기동 시에는 투입으로 스위칭하는 릴레이 회로를 구비하고, 상기 정지 스위치를 ON으로 한 경우에, 상기 정지 스위치로부터의 신호가 상기 제어 수단에 입력되고, 상기 제어 수단이 입력된 신호에 기초하여 상기 주 접점을 개방하는 동시에, 상기 이상 검출 회로가 상기 전지 회로망의 양단의 전압값을 계측하고, 상기 전압값에 이상이 없으면, 상기 제어 수단이 상기 전원 장치에 있어서의 모든 처리를 정지한 후에, 상기 릴레이 회로에서의 스위치를 개방하고, 그 후 상기 보조 접점을 개방하는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치는, 정지하는 경우에는 이상 검출 회로가 전지 회로망에서의 전압값의 이상을 체크한 후에, 모든 처리를 정지하고 나서 제어 수단과 2차 전지와의 사이의 접속이 단절되므로, 전원이 정지하고 있는 동안에, 예를 들면, 접점 융착 등의 이상이 원인으로 2차 전지로부터의 방전이 계속되어, 과방전이 되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 제어 수단과 2차 전지와의 사이의 접속이 단절되므로, 전원 장치가 정지하고 있는 동안은, 제어 수단으로의 전력의 공급이 일체 행해지지 않고, 장기간 사용하지 않는 경우라도 과방전을 확실하게 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 장치를 정지시킬 때, 돌연 셧다운(shutdown)한 경우에는 재기동 시에 시스템 프로그램의 프리즈 등의 문제점을 초래할 가능성이 있지만, 이상이 없는 경우에는 모든 처리를 정지한 후에, 마지막으로 릴레이 회로를 개방하여 제어 수단을 정지시키므로, 프로그램의 프리즈 등의 문제점을 방지하여, 재기동을 원활하게 행하는 것이 가능하게 되는 효과를 얻을 수 있다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 상기 전원 장치를 기동시키기 위한 자체 복귀형의 기동 스위치와, 상기 릴레이 회로에서의 스위치의 양단에 접속되고, 상기 기동 스위치의 투입에 의해 상기 제어 수단과 상기 2차 전지와의 사이, 및 상기 이상 검출 회로와 상기 2차 전지와의 사이를 전기적으로 접속하는 브리지 회로를 구비하고, 상기 릴레이 회로에서의 스위치가 개방되어 있는 경우에, 상기 기동 스위치를 ON으로 했을 때, 상기 브리지 회로에 의해 상기 이상 검출 회로에 상기 2차 전지로부터의 전력이 공급되면, 상기 이상 검출 회로가 기동하고, 상기 이상 검출 회로가, 상기 이상 검출 회로와 상기 2차 전지와의 사이의 제1 전기 회로망의 전압값을 계측하고, 계측된 전압값에 이상이 있으면 보조 접점을 미투입으로 하여 이상이 없으면 보조 접점을 투입하는 동시에, 상기 브리지 회로에 의해 상기 제어 수단에 상기 2차 전지로부터의 전력이 공급되면, 상기 제어 수단의 제어에 의해 상기 릴레이 회로에서의 스위치가 투입되어 상기 제어 수단이 상기 전원 장치의 상태를 확인하고, 상기 이상 검출 회로에 의한 상기 제1 전기 회로망에서의 전압값의 이상을 확인한 후, 및 상기 제어 수단에 의한 상기 전원 장치의 상태를 확인한 후에, 상기 제어 수단이, 상기 제어 수단과 상기 보조 접점과 상기 2차 전지와의 사이의 제2 전기 회로망의 전압값의 이상을 확인하고, 이상이 없으면 상기 주 접점을 투입하여 상기 2차 전지로부터의 방전을 개시하는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치는, 제어 수단이 제어하는 릴레이 회로에 병렬로 브리지 회로를 설치하고, 기동 스위치에 의한 기동과 동시에 브리지 회로에 의해 제어 수단과 2차 전지와의 사이, 및 이상 검출 회로와 2차 전지와의 사이를 전기적으로 접속하고, 이상 검출 회로가 상기 이상 검출 회로와 2차 전지와의 사이의 제1 전기 회로망의 전압값에 이상이 있는지의 여부에 따라 보조 접점의 투입·개방을 행하는 동시에, 제어 수단이 전지의 상태에 이상이 있는지의 여부를 확인하고 나서, 상기 제어 수단이, 상기 제어 수단과 보조 접점과 2차 전지와의 사이의 제2 전기 회로망의 전압값의 이상을 확인하기 위해, 전원 장치의 정지 중에 2차 전지로부터 제어 수단으로의 전력의 공급을 행하지 않아도 각각의 회로를 원활하게 기동할 수 있는 동시에, 전원 장치의 기동 시에, 이상 검출 회로에 의한 2차 전지의 아날로그 전압값이 검출되어 이상의 체크가 행해지므로, 보다 신뢰성이 높은 기동 동작을 실현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 상기 이상 검출 회로 또는 상기 제어 수단에 접속하고, 상기 전지 회로망에 설치되는 CT를 구비하고, 상기 제어 장치가, 상기 전원 장치의 전원이 ON의 상태에서 또한 상기 CT에 의해 측정된 전류값이 소정 시간 계측되지 않는 경우에, 상기 전원 장치의 전원을 OFF로 하는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치에 있어서는, 전원 장치의 전원이 ON의 상태에서 또한 전지 회로망에 설치되는 CT에 의해 측정된 전류값이 소정 시간 계측되지 않는 경우에, 전원 장치의 전원을 OFF로 하기 위해, 전원을 끄는 것을 잊어버리는 것에 의한 전지의 소비를 방지하여, 과방전에 의한 위험을 회피할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 상기 전지 회로망에 접속하고, 상기 2차 전지에 충전을 행하는 충전기와, 상기 충전기의 동작을 감시하여 제어하는 충전 제어 수단을 포함하고, 상기 제어 수단이, 상기 충전 제어 수단과 통신 회로에 의해 접속되어 있는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치에 있어서는, 2차 전지에 충전을 행하는 충전기와, 충전기의 동작을 감시하여 제어하는 충전 제어 수단을 포함하고, 제어 수단이 충전 제어 수단과 통신 회로에 의해 접속되어 있으므로, 전원 장치의 상태를 충전기 측에서도 감시할 수 있어, 전원 장치의 어떠한 이상에 의해 충전 동작 중에 문제점이 발생한 것과 같은 경우라도, 충전기 측에서 충전 동작을 정지할 수 있어, 과충전을 방지하여 위험을 회피할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 상기 제어 수단 및/또는 이상 검출 회로를 강제적으로 정지 또는 재기동하는 정지/재기동 수단을 가지는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치에 있어서는, 제어 수단 및/또는 이상 검출 회로를 강제적으로 재기동하는 정지/재기동 수단을 가지므로, 노이즈 등의 발생에 의해 연산 장치가 기능 정지로 된 것과 같은 경우라도, 즉시 강제 종료하여 재기동할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 강제 종료시키지 않아도, 이상 검출 회로가 과방전을 검출함으로써, 강제적으로 전지 회로망을 개방할 수 있지만, 전원 장치가 과방전의 상태로 될 때까지 기다릴 필요가 있어, 효율이 나쁘다. 따라서, 필요에 따라 강제적으로 재기동시키는 리셋 기능을 필요로 한다.

본원에 개시하는 전원 장치는, 상기 제어 수단 및/또는 이상 검출 회로가 이상을 검출한 경우에, 상기 이상을 통지하는 통지 수단을 포함하는 것이다.

이와 같이, 본원에 개시하는 전원 장치에 있어서는, 제어 수단 및/또는 이상 검출 회로가 이상을 검출한 경우에, 상기 이상을 통지하는 통지 수단을 포함하므로, 이상이 검출된 경우에 사용자에게 그것을 통지하여 즉시 대응할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 전원 장치의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 전원 장치의 회로도이다.
도 3은 제2 실시형태에 관한 전원 장치의 회로도이다.
도 4는 제3 실시형태에 관한 전원 장치의 회로도이다.
도 5는 제3 실시형태에 관한 전원 장치의 제2 회로도이다.
도 6은 제4 실시형태에 관한 전원 장치의 회로도이다.
도 7은 제4 실시형태에 관한 전원 장치의 기동 동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 8은 제4 실시형태에 관한 전원 장치의 정지 동작을 나타낸 플로우차트이다.
도 9는 2차 전지를 사용한 전원 장치의 일반적인 회로도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 본 실시형태의 전체를 통해 같은 요소(要素)에는 같은 부호를 부여하고 있다.

(본 발명의 제1 실시형태)

본 실시형태에 관한 전원 장치에 대하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 전원 장치의 내부 구조를 나타낸 도면, 도 2는 본 실시형태에 관한 전원 장치의 회로도이다.

본 실시형태에 관한 전원 장치는, 전원 장치의 동작을 감시하여 제어하는 동시에, 전원 장치의 이상을 감시하는 제어부와, 제어부에 접속되고, 충전한 전기를 방전하는 2차 전지와, 2차 전지와 부하와의 사이에 형성되는 전지 회로망에 접속되는 주 접점과, 주 접점에 직렬로 접속되고, 전원 장치의 정지 시에는 개방 상태로 되어 있는 보조 접점과, 주 접점에서의 전압값, 전류값 및/또는 통전 상태를 계측하고, 계측한 정보 및 제어 수단으로부터의 주 접점에 관한 동작 정보에 기초하여, 보조 접점을 개방 상태로 하는 이상 검출 회로를 구비하는 것이다. 또한, 본 실시형태의 전원 장치는, 상기 전원 장치의 정지 동작 시에는, 주 접점의 개방 후에 보조 접점이 개방되고, 전원 장치의 기동 동작 시에는, 보조 접점의 투입 후에 주 접점이 투입되는 것이다.

도 1에 있어서, 전원 장치(1)는, 예를 들면, 심야의 공사 현장이나 맨홀 내에서의 사용을 목적으로 하는 것과 같은, 운반이 용이한 휴대용의 휴대용 전원 장치이다. 하우징(2) 내에는, 하부에 복수의 2차 전지(3)로 구성되는 모듈 전지(4)와 상부에 인버터(5)를 가지고 있다. 2차 전지의 종류로서는, 충방전할 수 있는 것이면 되고, 예를 들면, 리튬 전지, 니켈 수소 전지 등이다. 하우징(2)는, 전면(前面)에 개구부를 가지는 본체부(2a)와, 본체부(2a)의 개구부를 봉지(封止)하는 커버부(2b)로 이루어지고, 본체부(2a)의 개구부에는 전원 장치(1)를 조작하기 위한 조작 패널(도시하지 않음)이나 인터페이스부(도시하지 않음)를 가진다.

전원 장치(1)는, 예를 들면 1개 ~ 20개의 모듈 전지(4)를 가지고 있고, 그 적용 전압은 DC12V ~ DC350V 정도이다. 모듈 전지(4)의 상태는, 항상 제어부[도 2의 제어부(7)를 참조]에 의해 감시되고 있고, 이상이 발생한 경우에는 대응하는 에러 코드가 출력된다. 그 일례를 표 1에 나타낸다. 모듈 전지(4)의 전압, 온도, 각 셀의 전압, 온도 등이 상세하게 감시되어 이상을 검출하고 있다.

도 2의 회로도에 있어서, 전원 장치(1)의 제어 회로(6)는, 전원 장치(1)의 동작을 감시하여 제어하면서, 전원 장치(1)의 이상을 감시하는 제어부(7)와, 제어부(7)와의 사이에서 전지 정보 등의 송수신을 통신 가능하게 접속되고, 충전한 전기를 방전하는 2차 전지(3)와, 2차 전지(3)와 부하(14)와의 사이에 형성되는 전지 회로망(8)에 설치되는 주 접점(9)과, 주 접점(9)에 직렬로 접속되고, 통상 시는 투입 상태로 되어 있는 보조 접점(10)과, 2차 전지(3)로부터 방전되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터(5)와, 제어부(7)와의 사이에서 정보의 송수신을 통신 가능하게 접속되고, 주 접점(9)에서의 전압값(A, C 간의 전압값), 전류값(B, D 간의 전류값) 및/또는 통전 상태(B, D 간의 통전 상태)를 계측하는 동시에, 그 계측값 및 제어부(7)로부터의 주 접점(9)에 관한 동작 정보(주 접점의 ON/OFF 정보)에 기초하여, 주 접점(9)에 생긴 이상을 검지하고, 보조 접점(10)을 개방 상태로 제어하는 검출부(11)와, 제어부(7)나 검출부(11)가 검출한 이상을 외부에 통지하는 통지부(12)와, 전원의 ON/OFF 정보를 제어부에 입력하는 기동/정지 스위치(13)를 구비한다.

또한, 검출부(11)는, 전지 회로망(8)의 전압값을 아날로그값으로 검출하기 위해, 비교기 회로에 의해 형성되는 이상 검출 회로(11a)와, 인버터 회로측 및 2차 전지측, 및 2차 전지 통신측으로부터 발생하는 노이즈의 영향을 최소한으로 억제하기 위한 절연 트랜스(11b)를 구비한다. 이상 검출 회로(11a)는, A, C 간의 아날로그 전압에 어떠한 이상이 있는 경우에, 보조 접점(10)을 개방 상태(미투입 상태)로 제어한다. 이 비교기와 절연 트랜스의 조합에 의해 노이즈에 강하고 신뢰성이 높은 검출부(11)를 형성할 수 있다.

주 접점(9)과 보조 접점(10)은, 전지 회로망(8) 내에 직렬로 접속되어 있고, 전원 장치(1)의 기동 동작 시에는, 보조 접점(10)의 투입 후에 주 접점(9)이 투입되고, 전원 장치(1)의 정지 동작 시에는, 주 접점(9)의 개방 후에 보조 접점(10)이 개방되는 구성으로 되어 있다. 즉, 만일 주 접점(9)에 접점 융착 등의 이상이 발생하고 있는 경우라도, 보조 접점(10)을 단절함으로써 2차 전지(3)의 과방전을 확실하게 방지할 수 있고, 또한 주 접점(9)에 접점 융착 등의 이상이 발생하고 있지 않은 한, 전지 회로망(8)에 전기가 공급되고 있는 상태에서 보조 접점(10)의 투입·개방이 행해지지 않으므로, 보조 접점(10)에 접점 융착 등의 이상이 발생하는 경우가 없어, 신뢰성이 높은 예비 접점으로서 기능하게 하는 것이 가능해진다.

도 2에 있어서, 전원 장치(1)의 외부 기기로서, 2차 전지(3)로부터 전지 회로망(8), 인버터(5), AC 콘센트 등을 통하여 전기를 공급하는 부하(14)와, 전지 회로망(8)의 양단(A, C 간)에 접속되고, 2차 전지(3)에 전기를 공급하는 충전 장치(15)를 가진다. 충전 시는, 전원 장치(1)를 충전 장치(15)가 설치되어 있는 장소에 옮겨 접속함으로써, 2차 전지(3)에 충전할 수 있다. 2차 전지(3)의 충전이 완료되면, 충전 장치(15)와의 접속을 끊고, 전원 장치(1)를 사용하는 장소로 옮겨 부하(14)와 접속하고, 부하(14)에 대하여 2차 전지(3)에 충전된 전기를 방전한다.

주 접점(9) 및 보조 접점(10)이 투입된 상태에서 2차 전지(3)와 부하(14)를 접속하면, 부하(14)에 대하여 2차 전지(3)에 충전된 전기가 방전된다. 제어부(7)는, 2차 전지(3)의 전지 정보를 수신하면서, 수신한 정보에 따라 주 접점(9)의 개폐를 제어한다. 정상 시에 있어서는, 주 접점(9)이 투입된 상태에서 부하(14)가 접속되면, 2차 전지(3)의 전기가 방전되어 전압값이 점차 내려간다. 제어부(7)는, 2차 전지(3)의 전지 잔량을 감시하고, 2차 전지(3)가 과방전이 되기 전에 주 접점(9)을 개방하여, 2차 전지(3)의 전기의 방전을 정지한다.

상기한 바와 같이, 정상 시에 있어서는, 제어부(7)의 관리에 의해 과방전이 되는 것을 방지할 수 있지만, 주 접점(9)이 접점 융착에 의해 항상 투입 상태로 되는 경우에는, 제어부(7)의 관리 하에 과방전을 방지할 수 없게 된다. 즉, 제어부(7)가 주 접점(9)을 개방하고, 2차 전지(3)의 방전을 정지한 경우라도, 주 접점(9)을 물리적으로 개방할 수 없어, 방전이 계속되어 2차 전지(3)가 과방전이 되어 버려, 매우 위험한 현상을 초래한다.

이와 같은 현상에 대응하기 위해, 이상 검출 회로(11a)가 전지 회로망(8)의 전압(A, C 간의 전압값)을 계측하고, 제어부(7)가 주 접점(9)을 개방하고 있음에도 불구하고, 주 접점(9)의 전압값이 계측된 경우에는, 주 접점(9)에 접점 융착이 발생하고 있는 것으로 판단하여, 이상 검출 회로(11a)가 보조 접점(10)을 개방한다. 그렇게 함으로써, 주 접점(9)에 접점 융착이 발생하고 있는 경우라도, 확실하게 과방전을 방지할 수 있다. 마찬가지로, 필요에 따라 도 2에 나타낸 바와 같은 구성[제어부(7)와 B점과의 접속, 제어부(7)와 D점과의 접속)으로 함으로써, B, D 간의 전류값, B, D 간의 통전 상태를 검출하고, 이상 검출 회로(11a)가 보조 접점(10)을 개방하도록 해도 된다.

제어부(7)나 이상 검출 회로(11a)가 이상을 검출한 경우에는, 통지부(12)에 의해 그 취지가 통지되고, 통지된 정보에 기초하여 사용자가 대응할 수 있다.

그리고, 제어부(7)가, 전원이 OFF임에도 불구하고 2차 전지(3)가 방전되어 있는 것을 검출하고, 보조 접점(10)을 개방하는 것이 가능하지만, 2차 전지(3)와 제어부(7)와의 사이의 통신이 인버터(5) 등의 노이즈의 영향으로 정확하게 행해지지 않을 가능성이 있어, 신뢰성이 낮은 것으로 되어 버린다. 그러므로, 검출부(11)를 별도로 설치하는 것이 매우 중요해진다. 이 때, 2차 전지(3)와 제어부(7)와의 사이에서 행하는 통신과는 상이한 통신 형태로, 제어부(7)와 이상 검출부(11)와의 사이의 통신을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 노이즈 등의 발생에 의해 연산 장치가 기능이 정지되거나 프리즈 현상이 발생한 것과 같은 경우에, 전원 장치 본체를 즉시 강제 종료하여 재기동하는 정지/재기동부(예를 들면, 리셋 버튼)를 가지도록 해도 된다. 상기에 나타낸 바와 같이, 검출부(11)는 과방전을 검출함으로써, 강제적으로 전지 회로망(8)을 개방할 수 있지만, 프리즈 현상이 발생한 것과 같은 경우에는, 전원 장치(1)가 과방전의 상태로 될 때까지 기다릴 필요가 있어, 효율이 나쁘다. 따라서, 필요에 따라 강제적으로 재기동시키는 리셋 기능을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 이상 검출 회로(11a)는, 접점 융착의 이상뿐아니라, 예를 들면, 접점 융착 이외의 이유에 의한 과방전, 과충전, 내부 단락 등이 생긴 경우의 2차 전지(3)의 이상을 검출하도록 해도 된다. 통상이면, 상기와 같은 이상이 발생한 경우에는, 제어부(7)가 주 접점(9)을 개방함으로써 해소할 수 있지만, 상기에 나타낸 바와 같이 주 접점(9)이 접점 융착되어 버린 경우나, 노이즈 등에 의한 2차 전지(3)와 제어부(7)간의 통신 이상이나, 제어부(7) 자체에 어떠한 이상이 발생한 경우에는, 주 접점(9)의 제어가 정확하게 행해지지 않아, 다양한 이상에 대처할 수 없게 되어 버린다. 즉, 제어부(7)와 병행하여 이상 검출부(11)가 A, C 간의 전압값을 계측하고, 설정값과의 비교에 의해 이상을 검지함으로써, 2차 전지(3)와 제어부(7)간의 통신 이상이나, 제어부(7) 자체에 어떠한 이상이 발생한 경우라도, 보조 접점(10)을 개방하여, 이상에 대처할 수 있다.

(본 발명의 제2 실시형태)

본 실시형태에 관한 전원 장치에 대하여, 도 3를 참조하여 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 관한 전원 장치의 회로도이다. 도 2와 다른 것은, 전지 회로망(8) 내에 제어부(7)에 접속하는 CT(16)를 구비하는 것이다. 그리고, 도 3에서는, CT(16)는 제어부(7)에 접속되어 있는 도면을 나타내고 있지만, 검출부(11)에 접속되도록 해도 된다.

본 실시형태에 관한 전원 장치(1)는, 상기 각각의 실시형태에 있어서의 전원 장치(1)의 기능이 확장된 것이며, 전지 회로망(8) 내에 제어부(7)에 접속되어 설치되는 CT(16)를 구비하고, 제어부(7)가, 전원 장치(1)의 전원이 ON의 상태에서 또한 CT(16)에 의해 측정된 전류값이 소정 시간 계측되지 않는 경우에, 전원 장치(1)의 전원을 OFF로 하는 것이다.

그리고, 본 실시형태에 있어서, 상기 각각의 실시형태와 중복되는 설명에 대해서는 생략한다.

전원 장치(1)의 본체의 스위치를 끄는 것을 잊거나 또는 어떠한 원인으로 ON의 상태인 채로 방치되었을 경우, 2차 전지(3)가 계속 방전되고, 최종적으로는 과방전의 상태로 되어 위험이 생긴다. 본 실시형태에서는, 그와 같은 위험을 회피하기 위해, 제어부(7)가 CT(16)에서 전지 회로망(8)에 흐르는 전류값을 취득하고, 본체 전원이 ON의 상태에서, 또한 전지 회로망(8)에 흐르는 전류값이 제로 상태가 소정 시간 이상(예를 들면, 1분, 5분, 10분 등으로 설정 가능하게 하는) 계속되었을 경우에는, 본체의 전원을 OFF로 함으로써 과방전을 방지한다.

그리고, CT(16)가 검출부(11)에 접속되어 있는 경우에는, 제어부(7)가 검출부(11)로부터 CT(16)의 계측값의 정보를 취득하도록 하고, CT(16)가 제어부(7)에 접속되어 있는 경우에는, 직접 CT(16)로부터 계측값의 정보를 취득하도록 해도 된다.

(본 발명의 제3 실시형태)

본 실시형태에 관한 전원 장치에 대하여, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 실시형태에 관한 전원 장치의 회로도이다. 본 실시형태에 관한 전원 장치(1)는, 충전 장치(15)가, 제어부(7)와 통신에 의해 접속되는 충전 제어부(17)을 구비한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 충전 장치(15)는, 제어부(7)로부터 수신한 정보에 기초하여 충전 장치(15) 측의 주 접점(18)을 제어하는 충전 제어부(17)와, AC/DC변환을 행하는 충전기(19)를 구비한다. 통상의 경우(예를 들면, 도 9의 경우), 전원 장치(1)와 충전 장치(15)가 접속되면, 충전기(19)를 통하여 전원 장치측의 A, C 간의 배선에 접속됨으로써 2차 전지(3)에 충전이 행해지고, 충분한 양의 전기가 충전되면 제어부(7)가 충전 장치(15)에 대하여 그 취지의 정보를 송신하여, 충전을 정지한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 노이즈 등의 영향에 의해 제어부(7)로부터의 통신에 이상이 발생하면 충전이 정지되지 않고, 과충전이 되어 버린다.

이와 같은 위험을 회피하기 위해, 본 실시형태에 있어서는, 전원 장치(1)와 충전 장치(15)가 접속되면, 먼저 제어부(7)가 충전 제어부(17)에 2차 전지(3)의 전지 정보를 송신한다. 충전 제어부(17)는, 수신한 전지 정보에 의해 충전하는 양이나 시간을 연산할 수 있다. 그리고, 충전 제어부(17)가 연산한 충전량이나 충전 시간을 넘어도, 제어부(7)로부터의 충전 정지의 신호가 오지 않는 경우에는, 전원 장치(1) 측에 어떠한 이상이 발생하고 있는 것으로 판단하고, 충전 장치측의 주 접점(18)을 해방시켜 충전을 정지한다. 충전 장치측의 주 접점(18)에 대해서는, 0V 상태로부터 점차 충전되므로, 접점 융착이 발생하지 않는다. 이와 같이, 충전 장치(15)에서도 2차 전지(3)의 전지 정보를 관리함으로써, 과충전을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 충전 장치(15)의 ＋, ―는, 각각 전원 장치측의 B, C 간의 배선에 접속되어 있고, 전원 장치(1)와 충전 장치(15)가 접속되면, 충전 제어부(17)로부터 제어부(7)를 통하여 이상 검출 회로(11a)를 기동시켜 보조 접점(10)을 투입한다. 보조 접점(10)이 투입됨으로써, 충전 장치(15)와 2차 전지(3)가 전기적으로 접속되고, 2차 전지(3)로의 충전이 가능해지는 동시에, 이상 검출 회로(11a)가 A, C 간의 아날로그 전압의 값을 검출함으로써, 과충전의 이상을 검출하는 것도 가능해진다. 충전을 정상적으로 종료할 때는, 충전 장치(15)로부터의 전기의 공급이 완전히 끝나고 나서 보조 접점(15)이 개방되는 것이 바람직하다.

그리고, 여기서는, 충전 장치(15)의 ＋, ―를 전원 장치측의 B, C 간의 배선에 접속하고 있지만, 보조 접점(10)을 통하지 않고 상기 각각의 실시형태와 마찬가지로 A, C 간에 접속하여 충전을 행하도록 해도 된다.

또한, 도 4에서는 전원 장치(1)와 충전 장치(15)가 각각 개별적인 장치로서 기재되어 있지만, 도 5에 나타낸 바와 같이, 충전 장치(15)가 내장된 일체적인 시스템이라도 된다.

(본 발명의 제4 실시형태)

본 실시형태에 관한 전원 장치에 대하여, 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 도 6은 본 실시형태에 관한 전원 장치의 회로도, 도 7은 본 실시형태에 관한 전원 장치의 기동 동작을 나타낸 플로우차트, 도 8은 본 실시형태에 관한 전원 장치의 정지 동작을 나타낸 플로우차트이다.

본 실시형태에 관한 전원 장치는, 전원 장치를 정지시키기 위한 자체 복귀형의 정지 스위치와, 2차 전지와 제어 수단과의 사이의 전기적인 접속을, 제어 수단의 제어에 의해 전원 장치의 정지 시에는 개방, 상기 전원 장치의 기동 시에는 투입으로 스위칭하는 릴레이 회로를 구비하고, 정지 스위치를 ON으로 한 경우에, 정지 스위치로부터의 신호가 제어 수단에 입력되고, 상기 제어 수단이 입력된 신호에 기초하여 주 접점을 개방하는 동시에, 이상 검출 회로가 전지 회로망의 양단의 전압값을 계측하고, 전압값에 이상이 없으면, 제어 수단이 전원 장치에 있어서의 모든 처리를 정지한 후에, 릴레이 회로에서의 스위치를 개방하고, 그 후 보조 접점을 개방한다.

또한, 전원 장치를 기동시키기 위한 자체 복귀형의 기동 스위치와, 릴레이 회로에서의 스위치의 양단에 접속되고, 기동 스위치의 투입에 의해 제어 수단과 2차 전지와의 사이, 및 이상 검출 회로와 2차 전지와의 사이를 전기적으로 접속하는 브리지 회로를 구비하고, 릴레이 회로에서의 스위치가 개방되어 있는 경우에, 기동 스위치를 ON으로 했을 때, 브리지 회로에 의해 이상 검출 회로에 2차 전지로부터의 전력이 공급되어 이상 검출 회로가 기동하고, 상기 이상 검출 회로와 2차 전지와의 사이의 제1 전기 회로망의 전압값을 계측하여, 전압값에 이상이 있으면 보조 접점을 미투입으로 하여 이상이 없으면 보조 접점을 투입하는 동시에, 브리지 회로에 의해 제어 수단에 2차 전지로부터의 전력이 공급되면, 제어 수단의 제어에 의해 릴레이 회로에서의 스위치가 투입되어 제어 수단이 전원 장치의 상태를 확인하고, 이상 검출 회로에 의한 제1 전기 회로망에서의 전압값의 이상을 확인한 후, 및 제어 수단에 의한 전원 장치의 상태를 확인한 후에, 제어 수단이, 상기 제어 수단과 보조 접점과 2차 전지와의 사이의 제2 전기 회로망의 전압값의 이상을 확인하고, 이상이 없으면 주 접점을 투입하여 2차 전지로부터의 방전을 개시한다.

도 6에 있어서, 상기 각각의 실시형태의 경우와 상이한 것은, 검출부(11)에 브리지 회로(19)와 릴레이 회로(20)를 구비하고, 외부에는 장치의 전원을 ON/OFF하기 위한 자체 복귀형의 기동 스위치(13a)와 정지 스위치(13b)를 구비한다. 릴레이 회로(20)의 스위치는 제어부(7)에 의해 투입·개방이 제어되고, 스위치가 투입되면 2차 전지(3)로부터 제어부(7)에 전기가 공급된다. 즉, 전원 장치(1)가 기동하고 있는 경우에는 릴레이 회로(20)의 스위치가 투입되고, 전원 장치(1)가 정지하고 있는 경우에는 릴레이 회로(20)의 스위치가 개방된다. 브리지 회로(19)는, 릴레이 회로(20)에서의 스위치의 양단에 접속되고, 기동 스위치(13a)가 투입됨으로써 제어부(7)와 2차 전지(3)와의 사이를 전기적으로 접속하는 동시에, 절연 트랜스(11b)와 2차 전지(3)와의 사이를 전기적으로 접속한다. 정지 스위치(13b)는 제어부(7)에 접속되고, 그 ON/OFF 정보가 제어부(7)에 입력된다.

그리고, 도 6에 있어서도 도 4나 도 5의 경우와 마찬가지로, 충전 장치(15)에 있어서 충전 제어부를 구비하고, 2차 전지(3)에 대한 과충전의 방지를 행하도록 해도 된다. 또한, 충전 장치(15)의 ＋, ―는, 도 4나 도 5의 경우와 마찬가지로 B, C 간에 접속하고, 충전 제어부로부터 제어부(7)를 통하여 릴레이 회로(20)의 스위치를 투입하고, 2차 전지(3)로부터의 전기의 공급을 받아 이상 검출 회로(11a)를 기동하고, 보조 접점(10)을 투입하여 충전을 개시하도록 해도 된다. 이 경우, 이상 검출 회로(11a)가 A, C 간의 아날로그 전압의 값을 검출할 수 있으므로, 과충전의 이상을 검출하는 것이 가능해진다. 또한, 충전을 정상적으로 종료할 때는, 충전 장치(15)로부터의 전기의 공급이 완전히 끝나고 나서 보조 접점(15)이 개방되는 것이 바람직하다.

또한, 보조 접점(10)을 통하지 않고 도 2나 도 3의 경우와 마찬가지로, A, C 간에 접속하여 충전을 행하도록 해도 된다.

다음에, 본 실시형태에 있어서의 전원 장치의 동작에 대하여 설명한다. 도 7은 전원 장치의 기동 시의 동작을 나타낸 플로우차트이다. 먼저, 사용자에 의해 기동 스위치(13a)가 눌러지면, 브리지 회로(19)가 ON으로 되고(S701), 2차 전지(3)로부터 브리지 회로(19)를 경유하여 제어부(7), 절연 트랜스(11b)에 전기가 공급된다. 절연 트랜스(11b)에 전기가 공급됨으로써, 이상 검출 회로(11a)가 기동하고(S702), A, C 간의 전압이 확인된다(S703). A, C 간의 전압이 정상적이면 보조 접점(10)을 투입한다(S704). A, C 간의 전압이 이상이면, 통지부(12)에서 「2차 전지 아날로그 전압 이상」을 통지하고(S705), 보조 접점(10)을 미투입의 상태로 한다(S706).

또한, S701에서 브리지 회로(19)가 ON으로 되면, 2차 전지(3)로부터 브리지 회로(19)를 경유하여 제어부(7)에 전기가 공급되어, 제어부(7)가 기동한다(S707). 제어부(7)가 기동하면, 제어부(7)의 제어에 의해 릴레이 회로(20)가 ON으로 된다(S708). 릴레이 회로(20)가 ON으로 되면, 2차 전지(3)로부터 제어부(7)에 안정적으로 전기가 공급되어, 제어부(7)가 기능하는 것이 가능하게 된다. 제어부(7)가 기동하면, 통신에 의해 2차 전지(3)에 관한 정보(예를 들면, 전지 잔량, 온도, 전지 전압 등)를 취득하고, 2차 전지(3)의 정보를 확인한다(S709).

2차 전지(3)의 상태가 무엇인가 이상이 있으면, 통지부(12)에서 「2차 전지 이상」을 통지하고(S710), 제어부(7)에 의해 모든 프로세스의 정지 처리를 완료시킨다(S711). 모든 프로세스가 완료되었으면 릴레이 회로(20)를 개방하고(S712), 보조 접점(10)이 투입되어 있는 경우에는 보조 접점(10)을 개방하고(S713), 전원 장치(1)를 이상 상태에서 정지시킨다. S709에서 2차 전지(3)의 상태에 이상이 없으면, 제어부(7)가 B, C 간의 전압을 검출한다(S714). B, C 간의 전압이 이상(예를 들면, 0V)인 경우에는, 스텝 S706에서 보조 접점(10)이 미투입의 상태로 되어 있는 것으로 생각되고, 통지부(12)에서 「아날로그 전압 이상」을 통지하고(S715), 제어부(7)에 의해 모든 프로세스의 정지 처리를 완료시킨다(S716). 모든 프로세스가 완료되었으면 릴레이 회로(20)를 개방하고(S717), 전원 장치(1)를 이상 상태에서 정지시킨다.

그리고, S714에 있어서, B, C 간의 전압이 0V보다 큰 경우의 이상값으로 검출되었을 때는, 그 이상에 대응하는 에러 표시가 통지부(12)에 의해 행해지고, 제어부(7)가 모든 프로세스를 정지하고, 릴레이 회로(20)를 개방하고, 보조 접점(10)을 개방하여 전원 장치(1)를 이상 상태에서 정지시킨다.

S714에서 B, C 간의 전압이 정상적인 경우에는, 제어부(7)가 주 접점(9)을 투입하고(S718), 인버터를 기동시킨 후, 통지부(12)에 전지 잔량이 표시되어(S719), 전원 장치(1)의 기동이 정상적으로 완료한다.

도 8은 전원 장치의 정지 시의 동작을 나타낸 플로우차트이다. 먼저, 사용자에 의해 정지 스위치(13b)가 눌러지면, 제어부(7)가 주 접점(9)을 개방한다(S801). 이상 검출 회로(11a)가 B, C 간의 전압을 확인하고(S802), 전압 있음의 경우에는 주 접점(9)이 개방되어 있음에도 불구하고 전압이 검출되고 있으므로, 주 접점(9)에 접점 융착이 발생하고 있는 것으로 판단하고, 통지부(12)가 「주 접점 융착」을 통지한다(S803). 접점 융착이 검출되면, 제어부(7)에 의해 모든 프로세스의 정지 처리를 완료하고(S804), 릴레이 회로(20)를 개방하고(S805), 보조 접점(10)을 개방하여(S806), 전원 장치(1)를 이상 상태에서 정지시킨다.

S802로 B, C 간의 전압이 전압 없음의 경우에는, CT(16)의 전류를 검출한다(S807). CT(16)의 전류가 전류 있음의 경우에는, 주 접점(9)이 개방되어 있는 것에도 불구하고 전류가 검출되어 있으므로, 주 접점(9)에 접점 융착이 발생하고 있는 것으로 판단하고, 통지부(12)가 「주 접점 융착」을 통지한다(S808). 접점 융착이 검출되면, 제어부(7)에 의해 모든 프로세스의 정지 처리를 완료하고(S809), 릴레이 회로(20)를 개방하고(S810), 보조 접점(10)을 개방하여(S811), 전원 장치(1)를 이상 상태에서 정지시킨다.

그리고, CT(16)의 구성 및 처리에 대해서는 반드시 구비할 필요는 없지만, 예를 들면, 주 접점(9)에서 접점 융착이 발생하고 있지만, 그 정도가 매우 낮고, 접점 융착이 발생하고 있음에도 불구하고, AC 간에 충분한 전압값이 계측되지 않는 것과 같은 경우도 있을 수 있으므로, CT(16)에 의한 전류 검출을 행함으로써 더욱 확실하게 접점 융착을 검출하여 2차 전지(3)의 과방전을 방지할 수 있어, 신뢰성을 높일 수 있다.

S807에서 CT(16)의 전류가 전류 없음의 경우에는, 주 접점(9)이 정상적으로 개방되어 있는 것으로 판단하고, 제어부(7)가 통신에 의해 2차 전지(3)에 관한 정보를 취득하고, 2차 전지(3)의 정보를 확인한다(S812). 2차 전지(3)의 상태가 무엇인가 이상이 있으면, 통지부(12)에서 「2차 전지 이상」을 통지하고(S813), 제어부(7)에 의해 모든 프로세스의 정지 처리를 완료하고(S814), 릴레이 회로(20)를 개방하고(S815), 보조 접점(10)을 개방하여(S816), 전원 장치(1)를 이상 상태에서 정지시킨다.

S812에서 2차 전지(3)의 상태에 이상이 없으면, 제어부(7)에 의해 모든 프로세스의 정지 처리를 완료하고(S817), 릴레이 회로(20)를 개방하고(S818), 보조 접점(10)을 개방하여(S819), 전원 장치(1)를 정상적으로 정지시킨다.

이상이, 본 실시형태에 있어서의 전원 장치(1)의 기동 동작과 정지 동작이다.

그리고, 전원 장치(1)가 이상 상태에서 정지한 경우에는, 그 이상 상태에 관한 정보가 불휘발성의 기억부(불휘발성 메모리라고 함)에 기억되도록 해도 된다[예를 들면, 제어부(7)에 의한 프로세스 정지 시에, 불휘발성 메모리에 이상 정보를 기입한다]. 사용자는, 통지부(12)에 의해 통지된 정보에 기초하여, 전원 장치(1)의 이상을 회복시키는 동시에, 도 8에 나타낸 정지 처리를 체크 처리로서 실행한다. 체크 처리가 정상적으로 행해지면, S817의 제어부(7)에 의한 프로세스 정지 시에, 불휘발성 메모리의 정보를 정상적으로 재기입한다.

도 8에 나타낸 정지 처리를 체크 처리로서 실행하는 경우, 예를 들면, 도 7에 있어서 제어부(7)가 기동한 후에 체크 처리를 삽입하도록 해도 된다. 즉, 제어부(7)가 기동했을 때, 불휘발성 메모리에 기입되어 있는 정보를 읽어, 그 정보가 이상 상태인 경우에는 체크 처리를 행한다.

이와 같이, 기동 동작 시에는 2차 전지(3)의 건전(健全) 상태나 접점 융착 등, 시스템 자체의 건전 상태를 확인 후에 방전의 허가를 촉진하고, 정지 동작 시에는 주 접점의 접점 융착이 없는 것을 확인하고, 회로가 건전하게 정지한 것을 확인 후, 셧다운 처리를 실시하고, 모든 회로가 건전한 프로세스로 셧다운이 완료된 후, 마지막으로 유지하고 있던 릴레이 회로를 개방하여 정지를 완료하므로, 전원 장치의 정지 중에 장치의 이상(주 접점의 접점 융착 등)이나, 대기 전력의 소비에 의한 과방전 등의 발생을 확실하게 방지하면서, 갑작스런 셧다운에 의한 다음 회 기동 시의 시스템 프로그램의 프리즈 등의 문제점을 회피할 수 있다.

그리고, 상기 각각의 실시형태에 있어서, 풍력 발전, 태양광 발전, 지열 발전 등의 자연 에너지를 이용하여 충전 장치로부터 2차 전지에 충전되도록 해도 된다.

이상의 상기 각각의 실시형태에 의해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 실시형태에 기재된 범위에는 한정되지 않고, 이들 각각의 실시형태에 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있다. 그리고, 이러한 변경 또는 개량을 부가한 실시형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 이것은, 특허 청구의 범위 및 문제점을 해결하는 수단으로부터도 명백한 것이다.

1: 전원 장치
2: 하우징
3: 2차 전지
4: 모듈 전지
5: 인버터
6: 제어 회로
7: 제어부
8: 전지 회로망
9: 주 접점
10: 보조 접점
11: 검출부
11a: 이상 검출 회로
11b: 절연 트랜스
12: 통지부
13: 기동/정지 스위치
13a: 기동 스위치
13b: 정지 스위치
14: 부하
15: 충전 장치
16: CT
17: 충전 제어부
18: 충전 장치 주 접점
19: 충전기

Claims

2차 전지를 사용한 전원 장치에 있어서,
상기 전원 장치의 동작을 감시하여 제어하는 동시에, 상기 전원 장치의 이상(異常)을 감시하는 제어 수단;
상기 제어 수단과 접속되고, 충전한 전기를 방전하는 2차 전지;
상기 2차 전지와 부하와의 사이에 형성되는 전지 회로망에 설치되는 주(主) 접점;
상기 전지 회로망에 상기 주 접점과 직렬로 접속되고, 상기 전원 장치의 정지 시에는 개방 상태로 되어 있는 보조 접점;
상기 주 접점을 포함한 상기 전지 회로망에 있어서, 상기 주 접점과 상기 보조 접점보다 상기 2차 전지측의 출력단에 접속되어 상기 2차 전지의 전압값을 계측하고, 상기 계측한 전압값과 상기 제어수단으로부터의 상기 주 접점에 관한 동작 정보에 기초하여, 상기 보조 접점을 개방상태로 하는 이상 검출 회로
를 포함하고,
상기 전원 장치의 정지 동작 시에는, 상기 주 접점의 개방 후에 상기 보조 접점이 개방되고, 상기 전원 장치의 기동 동작 시에는, 상기 보조 접점의 투입 후에 상기 주 접점이 투입되는,
전원 장치.
제1항에 있어서,
상기 이상 검출 회로가, 상기 전지 회로망 중 상기 2차 전지의 양극에 접속된 일단(A)과 상기 2차 전지의 음극에 접속된 일단(C) 사이의 전압값을 아날로그값으로 계측하고, 상기 전압값이 임의의 범위를 일탈한 경우에, 상기 보조 접점을 개방 상태로 하는, 전원 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이상 검출 회로가,
상기 부하로부터의 노이즈를 제거하는 절연 트랜스와,
상기 절연 트랜스에서 노이즈가 제거된 상기 전압값을 아날로그값으로 계측하는 비교기를 가지는, 전원 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전원 장치를 정지시키기 위한 자체 복귀형의 정지 스위치와,
상기 2차 전지와 상기 제어 수단과의 사이의 전기적인 접속을, 상기 제어 수단의 제어에 의해 상기 전원 장치의 정지 시에는 개방, 상기 전원 장치의 기동 시에는 투입으로 스위칭하는 릴레이 회로를 구비하고,
상기 정지 스위치를 ON으로 한 경우에, 상기 정지 스위치로부터의 신호가 상기 제어 수단에 입력되고, 상기 제어 수단이 입력된 신호에 기초하여 상기 주 접점을 개방하는 동시에, 상기 이상 검출 회로가 상기 전지 회로망의 양단의 전압값을 계측하고, 상기 전압값에 이상이 없으면, 상기 제어 수단이 상기 전원 장치에 있어서의 모든 처리를 정지한 후에, 상기 릴레이 회로에서의 스위치를 개방하고, 그 후 상기 보조 접점을 개방하는, 전원 장치.
제4항에 있어서,
상기 전원 장치를 기동시키기 위한 자체 복귀형의 기동 스위치와,
상기 릴레이 회로에서의 스위치의 양단에 접속되고, 상기 기동 스위치의 투입에 의해 상기 제어 수단과 상기 2차 전지와의 사이, 및 상기 이상 검출 회로와 상기 2차 전지와의 사이를 전기적으로 접속하는 브리지 회로를 구비하고,
상기 릴레이 회로에서의 스위치가 개방되어 있는 경우에, 상기 기동 스위치를 ON으로 했을 때,
상기 브리지 회로에 의해 상기 이상 검출 회로에 상기 2차 전지로부터의 전력이 공급되면, 상기 이상 검출 회로가 기동하고, 상기 이상 검출 회로가, 상기 이상 검출 회로와 상기 2차 전지와의 사이의 제1 전기 회로망의 전압값을 계측하고, 계측된 전압값에 이상이 있으면 보조 접점을 미투입으로 하고, 이상이 없으면 보조 접점을 투입하는 동시에,
상기 브리지 회로에 의해 상기 제어 수단에 상기 2차 전지로부터의 전력이 공급되면, 상기 제어 수단의 제어에 의해 상기 릴레이 회로에서의 스위치가 투입되어 상기 제어 수단이 상기 전원 장치의 상태를 확인하고,
상기 이상 검출 회로에 의한 상기 제1 전기 회로망에서의 전압값의 이상을 확인한 후, 및 상기 제어 수단에 의한 상기 전원 장치의 상태를 확인한 후에, 상기 제어 수단이, 상기 제어 수단과 상기 보조 접점과 상기 2차 전지와의 사이의 제2 전기 회로망의 전압값의 이상을 확인하고, 이상이 없으면 상기 주 접점을 투입하여 상기 2차 전지로부터의 방전을 개시하는, 전원 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이상 검출 회로 또는 상기 제어 수단에 접속되고, 상기 전지 회로망에 설치되는 CT를 구비하고,
상기 제어 수단이, 상기 전원 장치의 전원이 ON의 상태에서 또한 상기 CT에 의해 측정된 전류값이 소정 시간 계측되지 않는 경우에, 상기 전원 장치의 전원을 OFF로 하는, 전원 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전지 회로망에 접속되고, 상기 2차 전지에 충전을 행하는 충전기와,
상기 충전기의 동작을 감시하여 제어하는 충전 제어 수단을 포함하고,
상기 제어 수단이, 상기 충전 제어 수단과 통신 회로에 의해 접속되어 있는, 전원 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 수단 및/또는 이상 검출 회로를 강제적으로 정지 또는 재기동시키는 정지/재기동 수단을 가지는, 전원 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 수단 및/또는 이상 검출 회로가 이상을 검출한 경우에, 상기 이상을 통지하는 통지 수단을 포함하는, 전원 장치.
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