KR20180033137A

KR20180033137A - 제어 장치, 축전 장치, 축전 시스템, 이동체 및 백업용 전원, 그리고 제어 방법

Info

Publication number: KR20180033137A
Application number: KR1020177037490A
Authority: KR
Inventors: 히로카즈 이토; 히로아키 소네; 다츠야 이노우에; 야스타카 미야와키
Original assignee: 가부시키가이샤 지에스 유아사
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2018-04-02
Also published as: US10693198B2; EP3319198A4; KR102206931B1; JP6677252B2; JPWO2017002526A1; US20180309172A1; EP3319198B1; TW201707334A; CN107820658A; CN107820658B; EP3319198A1; WO2017002526A1

Abstract

제어 장치 (90) 는, 하나 이상의 축전 유닛 (40) 의 각각의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치 (91) 와, 스위치 (91) 에 제어 신호를 공급하는 제어부 (92) 와, 스위치 (91) 에 외부 입력 신호를 공급하는 외부 입력 단자 (83) 를 구비하고, 스위치 (91) 의 각각은, 제어 신호 및 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치 (91) 를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되는 오프 기능, 및 제어 신호 및 외부 입력 신호 모두 당해 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방을 갖는다.

Description

제어 장치, 축전 장치 및 축전 시스템, 그리고 제어 방법{CONTROL DEVICE, POWER STORAGE DEVICE, POWER STORAGE SYSTEM, AND CONTROL METHOD}

본 발명은 축전 소자를 구비하는 하나 이상의 축전 유닛의 충전 또는 방전을 제어하는 제어 장치 등에 관한 것이다.

복수의 축전 소자를 구비하는 축전 장치에 있어서, 종래, 이들 복수의 축전 소자를 병렬로 접속하는 구성이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 축전 장치에 있어서는, 병렬 접속된 복수의 축전 소자에 의해 형성되는 복수의 충전로 (충전 또는 방전의 전류 경로) 의 각각에 스위치가 형성되어 있다.

일본 공개특허공보 2006-246595호

그러나, 상기 종래의 구성에서는, 충전 또는 방전의 개시시 등에 있어서, 일부의 축전 소자만이 충전 또는 방전되고, 다른 축전 소자가 전원 또는 부하로부터 분리된 상태가 되는 경우가 있다. 이 경우, 일부의 축전 소자에 과전류가 흐르게 되어, 문제가 발생할 우려가 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 과전류에 의한 축전 유닛의 문제의 발생을 억제할 수 있는 제어 장치 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태에 관련된 제어 장치는, 축전 소자를 구비하는 하나 이상의 축전 유닛의 충전 또는 방전을 제어하는 제어 장치로서, 상기 하나 이상의 축전 유닛의 각각의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치와, 상기 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부와, 상기 스위치에 외부 입력 신호를 공급하는 외부 입력 단자를 구비하고, 상기 스위치의 각각은, 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되는 오프 기능, 및 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 모두 당해 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방을 갖는다.

본 발명에 의하면, 과전류에 의한 축전 유닛의 문제의 발생을 억제할 수 있는 제어 장치 등을 제공할 수 있다.

도 1 은, 실시형태 1 에 관련된 축전 시스템의 전체 외관도를 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 실시형태 1 에 관련된 축전 시스템의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 실시형태 1 에 관련된 축전 장치를 분해했을 경우의 각 구성 요소를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4 는, 실시형태 1 에 관련된 제어 장치의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5 는, 실시형태 1 에 관련된 제어 장치의 구체적인 회로 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 6a 는, 실시형태 1 에 관련된 제어 장치의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 6b 는, 도 6a 의 출력 처리에 있어서의 상세한 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 7 은, 실시형태 1 에 있어서, 정전시의 축전 시스템의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 8 은, 실시형태 1 에 있어서, 정전시의 축전 시스템의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9 는, 실시형태 1 에 있어서, 복전 (復電) 시의 축전 시스템의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10 은, 실시형태 1 에 있어서, 복전시의 축전 시스템의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 11 은, 실시형태 1 에 있어서, 이상 발생시의 축전 시스템의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 12 는, 제어 장치의 기능 구성의 변형예를 나타내는 블록도이다.
도 13 은, 실시형태 1 의 변형예 1 에 관련된 축전 시스템의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14 는, 실시형태 1 의 변형예 1 에 관련된 제어 장치의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15 는, 실시형태 1 의 변형예 1 에 있어서, 각 축전 장치의 전원 투입시에 있어서의 축전 장치간의 교환을 나타내는 시퀀스도이다.
도 16 은, 실시형태 1 의 변형예 2 에 관련된 축전 장치의 동작 모드에 관한 상태 천이도이다.
도 17 은, 실시형태 1 의 변형예 2 에 관련된 제어 장치의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 18 은, 실시형태 1 의 변형예 3 에 관련된 축전 시스템의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19 는, 실시형태 2 에 관련된 축전 시스템의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 20 은, 실시형태 2 에 관련된 제어 장치의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 21 은, 실시형태 2 에 관련된 제어 장치의 구체적인 회로 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 22 는, 실시형태 2 에 관련된 FET 의 특성의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 23 은, 실시형태 2 에 관련된 프리차지부의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 24 는, 실시형태 2 에 관련된 제어 장치의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 25 는, 실시형태 2 에 있어서, 프리차지 전의 축전 시스템의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 26 은, 도 24 의 프리차지 동작의 구체예를 나타내는 플로우 차트이다.
도 27 은, 실시형태 2 에 있어서, 프리차지 중의 축전 시스템의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 28 은, 실시형태 2 에 있어서, 프리차지 완료시의 축전 시스템의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 29 는, 실시형태 2 에 있어서, 정전시의 축전 시스템의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 30 은, 실시형태 2 에 있어서, 정전시의 축전 시스템의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 31 은, 실시형태 2 의 변형예에 관련된 제어 장치의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 32 는, 실시형태 2 의 변형예에 관련된 제어 장치의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.

상기 종래의 구성에서는, 충전 또는 방전의 개시시 등에 있어서, 일부의 축전 소자만이 충전 또는 방전되고, 다른 축전 소자가 전원 또는 부하로부터 분리된 상태가 되는 경우가 있다. 이 경우, 일부의 축전 소자에 과전류가 흐르게 되어, 문제가 발생할 우려가 있다.

이에 의하면, 충전 또는 방전의 전류 경로의 각각에 형성된 스위치가 외부 입력 신호에 의해 일제히 오프가 되거나, 또는 외부 입력 신호에 의해 일제히 온이 된다. 따라서, 모든 축전 유닛이 일제히 충전 또는 방전을 개시하거나, 혹은 정지되게 되기 때문에, 축전 유닛의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또, 상기 제어 장치는, 하나의 축전 유닛의 충전 또는 방전을 제어하고, 또한 다른 축전 유닛의 상기 전류 경로에 형성된 다른 스위치에 외부 출력 신호를 출력하는 외부 출력 단자를 구비하고, 상기 외부 출력 단자로부터는, 상기 하나의 축전 유닛의 상기 전류 경로에 형성된 하나의 스위치가 온이 되는 경우에 상기 다른 스위치를 온으로 하는 상기 외부 출력 신호가 출력되고, 상기 하나의 스위치가 오프가 되는 경우에 상기 다른 스위치를 오프로 하는 상기 외부 출력 신호가 출력되는 것으로 해도 된다.

이로써, 하나의 축전 유닛에 대응하는 스위치가 오프가 되는 경우에 다른 축전 유닛에 대응하는 다른 스위치도 연동하여 오프가 된다. 또는, 하나의 축전 유닛에 대응하는 스위치가 온이 되는 경우에 다른 축전 유닛에 대응하는 다른 스위치도 연동하여 온이 된다. 따라서, 모든 축전 유닛이 연동하여 충전 또는 방전할 수 있기 때문에 축전 유닛의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다. 요컨대, 본 구성에 의하면, 외부 출력 신호에 의해 다른 축전 유닛의 전류 경로에 형성된 다른 스위치를 제어할 수 있기 때문에, 설치 현장에서의 설치 작업을 간이 또한 확실하게 실시할 수 있다.

또, 상기 하나 이상의 축전 유닛의 어느 전압이 방전 종지 전압 이하인 경우, 상기 외부 입력 신호로서, 상기 스위치를 오프로 하는 신호가 입력되는 것으로 해도 된다.

이로써, 어느 축전 유닛의 전압이 방전 종지 전압 이하가 되었을 경우, 전류 경로의 각각에 형성된 스위치가 일제히 오프가 된다. 따라서, 각 축전 유닛이 일제히 부하로부터 분리되기 때문에, 축전 유닛의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또, 상기 하나 이상의 축전 유닛에 접속되는 전력 계통이 복전했을 경우, 상기 외부 입력 신호로서, 상기 스위치를 온 또는 오프로 하는 신호가 입력되는 것으로 해도 된다.

이로써, 전류 경로의 각각에 형성된 스위치가 복전시에 일제히 온 또는 일제히 오프가 되기 때문에, 각 축전 유닛이 일제히 전력 계통에 접속되거나, 또는 일제히 전력 계통으로부터 분리된다. 따라서, 복전시에 있어서의 축전 유닛의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또, 상기 제어 장치의 전원 투입 후에 상기 스위치를 온으로 하는 것이 허가되었을 경우, 상기 외부 입력 신호로서, 상기 스위치를 온으로 하는 신호가 입력되는 것으로 해도 된다.

이로써, 전원 투입 후에 스위치를 온으로 하는 것이 허가되면, 전류 경로의 각각에 형성된 스위치가 일제히 온이 되기 때문에, 각 축전 유닛이 일제히 전력 계통에 접속된다. 따라서, 메인터넌스시 또는 초기 설정시 등에 있어서의 축전 유닛의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또, 상기 하나 이상의 축전 유닛 중 어느 것이 시험 모드가 되었을 경우, 상기 시험 모드가 된 각 축전 유닛의 전류 경로에 형성된 상기 스위치는 온이 되는 것으로 해도 된다.

일반적으로, 안전성 확보 등의 관점에서, 축전 유닛을 수용하는 케이싱의 외부 접속 단자에는, 충전시 또는 방전시를 제외하고 축전 유닛의 전압이 출력되지 않는다. 이 때문에, 축전 유닛의 충전 또는 방전을 실시하기 전에 미리 축전 유닛의 전압을 취득하는 것이 곤란하다.

이에 대해, 시험 모드가 된 축전 유닛에서는, 전류 경로의 스위치가 온이 됨으로써, 당해 스위치를 개재하여 축전 유닛에 접속되는 외부 접속 단자에 있어서, 당해 축전 유닛의 전압을 측정할 수 있다.

또, 상기 하나 이상의 축전 유닛의 어느 것에 이상이 생겼을 경우, 상기 이상이 생긴 각 축전 유닛의 전류 경로에 형성된 상기 스위치는 오프가 되는 것으로 해도 된다.

이로써, 이상이 생긴 축전 유닛을 전원 또는 부하로부터 분리할 수 있다. 요컨대, 일부의 축전 유닛에 이상이 생겼을 경우에도 다른 축전 유닛이 계속해서 충전 또는 방전되게 되어, N + 1 의 용장 (冗長) 설계가 도모된다.

또, 본 발명은, 상기 제어 장치를 구비하는 이동체로서 실현되어도 된다.

이로써, 축전 소자에 과전류가 흐르는 것에 의한 문제의 발생을 억제할 수 있는 이동체가 실현된다.

또, 본 발명은, 상기 제어 장치로서 뿐만 아니라, 축전 장치로서 실현되어도 된다.

요컨대, 본 발명의 일 양태에 관련된 축전 장치는, 축전 소자를 구비하는 축전 유닛과, 상기 축전 유닛의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치와, 상기 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부와, 상기 스위치에 외부 입력 신호를 공급하는 외부 입력 단자를 구비하고, 상기 스위치는, 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되는 오프 기능, 및 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 모두 당해 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방을 갖는다.

또, 본 발명은, 상기 축전 장치를 구비하는 이동체로서 실현되어도 된다.

또, 본 발명의 다른 일 양태에 관련된 제어 장치는, 축전 소자를 구비하는 축전 유닛의 충전 또는 방전을 제어하는 제어 장치로서, 상기 축전 유닛의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치와, 상기 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부와, 상기 스위치에 외부 입력 신호를 공급하는 외부 입력 단자와, 다른 스위치를 구비하는 다른 제어 장치에 외부 출력 신호를 출력하는 외부 출력 단자를 구비하고, 상기 스위치는, 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되거나, 또는 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 모두 당해 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되고, 상기 외부 출력 단자로부터는, 상기 스위치가 온이 되는 경우에 상기 다른 스위치를 온으로 하는 상기 외부 출력 신호가 출력되고, 상기 스위치가 오프가 되는 경우에 상기 다른 스위치를 오프로 하는 상기 외부 출력 신호가 출력된다.

또, 본 발명은, 이와 같은 제어 장치를 구비하는 축전 장치, 나아가서는 축전 시스템으로서 실현되어도 된다.

요컨대, 본 발명의 일 양태에 관련된 축전 장치는, 상기의 제어 장치와, 당해 제어 장치에 의해 충전 또는 방전이 제어되는 축전 유닛을 구비한다.

또, 본 발명의 일 양태에 관련된 축전 시스템은, 상기의 축전 장치를 복수 구비하는 축전 시스템으로서, 복수의 상기 축전 장치가 구비하는 복수의 상기 축전 유닛은 병렬 접속되고, 복수의 상기 제어 장치는, 루프상으로 데이지 체인 접속되고, 복수의 상기 제어 장치의 각각은, 상기 외부 입력 신호로서 전단의 상기 제어 장치로부터 출력된 상기 외부 출력 신호가 입력된다.

또, 본 발명은, 상기 축전 시스템을 구비하는 이동체로서 실현되어도 된다.

또, 본 발명은, 축전 소자를 구비하는 하나 이상의 축전 유닛의 충전 또는 방전을 제어하는 제어 방법으로서 실현되어도 되고, 상기 하나 이상의 축전 유닛의 각각의 충전 또는 방전의 전류 경로에는, 스위치가 형성되고, 상기 스위치에 제어 신호를 공급하는 스텝과, 상기 스위치에 외부 입력 신호를 공급하는 스텝과, 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 상기 스위치를 오프로 하는 신호인 경우에 당해 스위치가 오프가 되는 오프 기능, 및 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 모두 상기 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 당해 스위치가 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방을 실행하는 스텝을 포함한다.

또, 복수의 축전 소자를 구비하는 축전 장치에 있어서, 종래, 이들 복수의 축전 소자를 병렬로 접속하는 구성이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2013-240142호 참조). 이 축전 장치에 있어서는, 병렬로 접속된 축전 소자간에, 선택적으로 접속 또는 비접속이 되는 저항이 형성되어 있다.

여기서, 복수의 축전 소자가 병렬로 접속될 때에는, 축전 소자간에 전류 (횡류 (橫流)) 가 흐르는 경우가 있으며, 특히 이 횡류가 큰 경우에는, 축전 소자의 열화 등의 문제가 생길 우려가 있다.

상기 종래의 구성에서는, 축전 소자끼리의 전압이 균등하지 않은 경우에, 축전 소자간의 저항을 통해서 축전 소자끼리를 접속함으로써, 예를 들어 축전 소자끼리의 전압의 균일화를 도모 (이른바 프리차지를 한다) 할 수 있다. 따라서, 복수의 축전 소자를 병렬로 접속할 때의 과대한 횡류를 억제하는 것이 가능하다.

그러나, 상기 종래의 구성에서는, 축전 장치를 부하에 접속할 때의 축전 소자의 충전 또는 방전의 전류 경로와 병렬로, 예를 들어 프리차지용의 저항을 갖는 바이패스 회로를 별도로 형성하는 것이 필요하기 때문에, 구성이 복잡해진다는 문제가 있다.

본 발명의 일 양태에 관련된 제어 장치는, 병렬로 복수 형성된 축전 소자 (즉, 병렬로 복수 형성된 축전 유닛) 의 충전 또는 방전을 제어하는 제어 장치로서, 상기 축전 소자의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성되고, 통과하는 전류를 제한하는 전류 제한부와, 상기 전류 경로의 전압과 상이한 정보로부터 얻어진 당해 전류 경로의 전류량을 사용하여, 상기 전류 제한부를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 상기 전류 제한부를 제어하는 제어부를 구비한다.

이와 같이, 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 전류 제한부를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 제어함으로써, 당해 전류 경로와 병렬로, 예를 들어 프리차지용의 저항을 갖는 바이패스 회로를 형성하지 않고, 과대한 횡류를 억제할 수 있다. 따라서, 간이한 구성으로, 복수의 축전 소자를 병렬로 접속할 때에 과대한 횡류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.

또, 상기 제어부는, 비접촉식의 전류 센서에 의해 얻어진 상기 전류 경로의 전류량을 취득하고, 취득한 상기 전류 경로의 전류량을 사용하여 상기 전류 제한부를 제어하는 것으로 해도 된다.

이와 같이 비접촉식의 전류 센서를 사용함으로써, 전류 경로를 흐르는 전류의 로스를 억제하면서, 당해 전류 경로의 전류량을 취득할 수 있다. 이 때문에, 축전 소자의 고출력화를 도모할 수 있다.

또, 상기 제어부는, 상기 전류 경로의 전류량이 상기 소정량을 초과하고 있는지의 여부를 판단하고, 초과하고 있는 경우에 상기 전류 제한부를 통과하는 전류가 상기 소정량 이하가 되도록 제어하는 것으로 해도 된다.

이로써, 전류 제한부에 의한 과잉인 전류 제한을 억제할 수 있다. 따라서, 병렬로 접속된 축전 소자끼리의 전압의 균일화에 필요로 하는 시간 (프리차지에 필요로 하는 시간) 의 단축화가 도모된다.

또, 상기 제어 장치는, 추가로, 상기 전류 경로에 있어서 상기 전류 제한부와 직렬로 형성되고, 온과 오프가 전환되는 스위치를 구비하는 것으로 해도 된다.

이와 같이, 당해 전류 경로에 있어서 전류 제한부와 직렬로 형성된 스위치를 구비하기 때문에, 과충전 보호 또는 과방전 보호의 용장 설계가 도모된다. 요컨대, 축전 소자의 안전성을 확보하는 구성을 용장 구성으로 할 수 있다.

또, 상기 제어부는, 추가로 상기 전류 제한부의 온도가 소정 온도를 초과하고 있는 경우, 상기 스위치를 오프로 하는 것으로 해도 된다.

이와 같이, 전류 제한부의 온도가 소정 온도를 초과하고 있는 경우에 스위치를 오프로 함으로써, 예를 들어 전류 제한부에 이상이 생겼을 경우에도 횡류를 차단할 수 있다. 따라서, 안전성을 더욱 확보할 수 있다.

또, 상기 제어부는, 상기 전류 제한부를 통과하는 전류가 상기 소정량 이하의 정전류가 되도록 제어하는 것으로 해도 된다.

여기서, 병렬로 접속된 축전 소자끼리에 흐르는 횡류는, 축전 소자끼리의 전압이 균일화됨에 따라 점차 작아진다. 이 때문에, 예를 들어 프리차지되어 있는 축전 소자에 있어서의 전압 변화는 점차 둔해진다. 이에 대해, 전류 제한부를 통과하는 전류가 정전류가 되도록 제어함으로써, 당해 프리차지되어 있는 축전 소자에 있어서의 전압 변화를 프리차지 완료까지 일정하게 할 수 있다. 이 때문에, 프리차지에 필요로 하는 시간의 단축화가 도모된다.

또, 상기 전류 제한부는, 상기 전류 경로에 형성된 반도체 소자를 갖고, 상기 제어부는, 상기 반도체 소자를 리니어 영역에서 동작시킴으로써, 상기 전류 제한부를 통과하는 전류가 상기 소정량 이하가 되도록 제어하는 것으로 해도 된다.

이와 같이, 반도체 소자를 리니어 영역에서 동작시킴으로써, 당해 전류가 소정량 이하가 되도록 제어하기 때문에, 예를 들어, 프리차지용 전용의 저항을 형성할 필요가 없다. 이로써, 구성의 간소화가 도모된다.

또, 상기 반도체 소자는, FET (Field effect transistor) 인 것으로 해도 된다.

이와 같이, 반도체 소자로서 FET 를 사용함으로써, 간이한 구성으로 과대한 횡류를 억제할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 제어 장치로서 뿐만 아니라, 그것을 구비하는 축전 장치로서 실현되어도 된다.

요컨대, 본 발명의 일 양태에 관련된 축전 장치는, 상기의 제어 장치와, 당해 제어 장치에 의해 충전 또는 방전이 제어되는 축전 소자를 구비한다.

또, 본 발명은, 병렬로 복수 형성된 축전 소자 (즉, 병렬로 복수 형성된 축전 유닛) 의 충전 또는 방전을 제어하는 제어 방법으로서 실현되어도 되고, 상기 축전 소자의 충전 또는 방전의 전류 경로의 전압과 상이한 정보로부터 얻어진 당해 전류 경로의 전류량을 취득하는 스텝과, 취득된 상기 전류량을 사용하여, 상기 전류 경로를 통과하는 전류를 소정량 이하로 제한하는 스텝을 포함한다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 관련된 충전 또는 방전을 제어하는 제어 장치에 대해 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시형태는, 본 발명의 일 구체예를 나타내는 것이다. 이하의 실시형태에서 나타내는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 위치 및 접속 형태, 스텝 및 그 순서 등은 일례이고, 본 발명을 한정하는 주지는 아니다. 또, 이하의 실시형태에 관련된 구성 요소 중, 최상위 개념을 나타내는 독립 청구항에 기재되지 않은 구성 요소에 대해서는, 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또, 각 도면은, 축전 장치의 설명을 위한 도면이고, 반드시 엄밀하게 도시한 것은 아니다.

또, 이하에서는, 각각에 제어 장치가 탑재된 복수의 축전 장치를 구비하는 축전 시스템에 대해 설명한다. 또한, 이하에서는, 충전 또는 방전을 '충방전' 이라고 칭하고, 충전의 전류 경로 또는 방전의 전류 경로를 '충방전 전류 경로' 또는 간단히 '전류 경로' 라고 칭하는 경우가 있다. 요컨대, 이하, '충방전' 이란 충전 및 방전 중 적어도 일방을 의미하고, '충방전 전류 경로' 또는 '전류 경로' 는 충전 전류 및 방전 전류 중 적어도 일방의 전류 경로를 의미한다.

(실시형태 1)

먼저, 실시형태 1 에 관련된 축전 시스템의 구성에 대해, 도 1 및 도 2 를 사용하여 설명한다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템 (1000) 의 전체 외관도를 나타내는 사시도이다. 도 2 는, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템 (1000) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.

또한, 도 1 에서는, Z 축 방향을 상하 방향으로서 나타내고 있고, 이하에서는 Z 축 방향을 상하 방향으로서 설명하지만, 사용 양태에 따라서는 Z 축 방향이 상하 방향이 되지 않는 경우도 생각할 수 있기 때문에, Z 축 방향은 상하 방향이 되는 것에는 한정되지 않는다. 예를 들어, X 축 방향이 상하 방향이 되어도 상관없다. 이하의 도면에 있어서도 동일하다.

축전 시스템 (1000) 은, 외부로부터의 전기를 충전하고, 또 외부에 전기를 방전할 수 있는 시스템이다. 본 실시형태에서는, 축전 시스템 (1000) 은, 전원 (2000) 등의 전력 계통 및 부하 (3000) 에 접속되어 있고, 전원 (2000) 으로부터의 전기를 충전하고, 부하 (3000) 에 전기를 방전한다. 축전 시스템 (1000) 은, 복수의 축전 장치 (1) (본 실시형태에서는 3 개의 축전 장치 (1A ∼ 1C)) 를 구비하고, 예를 들어, 전력 저장 용도나 전원 용도 등에 사용된다. 구체적으로는, 축전 시스템 (1000) 은, 예를 들어 자동차, 자동 이륜차, 전철, 선박, AGV (무인 반송차), 스노모빌, 농업 기계, 건설 기계 등의 이동체에 사용되고, 예를 들어 당해 이동체의 엔진 시동용 배터리로서 사용된다. 또한, 축전 장치 (1) 의 수는 2 이상이면, 어떠한 수이어도 상관없다.

축전 장치 (1) 는, 외부로부터의 전기를 충전하고, 또 외부에 전기를 방전할 수 있는, 예를 들어 축전 모듈이다. 그 중에서도, 본 실시형태에 관련된 축전 장치 (1) 는, 거치용의 전원 장치로서 바람직하게 사용된다. 이 축전 장치 (1) 는, 축전 유닛 (40) 과, 당해 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전을 제어하는 제어 장치 (90) 를 구비하고 있다. 요컨대, 본 실시형태에서는, 제어 장치 (90) 는, 하나 이상의 축전 유닛 (40) (본 실시형태에서는 3 개의 축전 유닛 (40)) 중 하나의 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전을 제어한다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에서는, 하나 이상의 축전 유닛 (40) 의 각각에 대해 제어 장치 (90) 가 형성되어 있다.

축전 유닛 (40) 은, 전력을 충전 또는 방전할 수 있는 전지 유닛이다. 본 실시형태에서는, 축전 유닛 (40) 은, 직렬로 접속된 하나 이상의 축전 소자 (41) 를 구비한다. 복수의 축전 장치 (1) 가 구비하는 복수의 축전 유닛 (40) 은, 전원선 (3) 에 의해 병렬로 접속되어 있다.

제어 장치 (90) 는, 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치 (91) 를 갖고, 당해 스위치 (91) 를 온 및 오프로 함으로써 축전 유닛 (40) 의 충방전을 제어한다. 복수의 축전 장치 (1) 가 구비하는 복수의 제어 장치 (90) 는, RS-232 용 케이블, RS-485 용 케이블 등의 통신선 (2) 에 의해 루프상으로 데이지 체인 접속되어 있다. 또한, 통신선 (2) 의 규격은 특별히 한정되지 않고, 시리얼 통신용의 케이블이어도 상관없고, 패러렐 통신용의 케이블이어도 상관없다. 제어 장치 (90) 의 상세한 기능 구성에 대해서는 후술한다.

다음으로, 축전 장치 (1) 의 구성에 대해, 도 3 을 사용하여 도 1 을 참조하면서 설명한다.

도 3 은, 본 실시형태에 관련된 축전 장치 (1) 를 분해했을 경우의 각 구성 요소를 나타내는 분해 사시도이다.

도 1 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 축전 장치 (1) 는, 외장체 본체 (100) 와 전벽부 (200) 와 상벽부 (300) 로 이루어지는 외장체 (10) 를 구비하고 있다. 또, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 축전 장치 (1) 는, 외장체 (10) 의 내방에, 저면측 배치 부재 (20) 와, 축전 소자 (41) 와, 단자측 배치 부재 (50) 와, 버스 바 (60) 와, 배선 기판 (70) 과, 계측 기판 (81) 과, 주회로 기판 (82) 을 구비하고 있다.

외장체 (10) 는, 축전 장치 (1) 의 외장체를 구성하는 사각형상 (박스형) 의 용기 (모듈 케이스) 이다. 외장체 (10) 는, 축전 소자 (41) 나 기판 (배선 기판 (70), 계측 기판 (81) 및 주회로 기판 (82)) 등을 소정의 위치에 배치하고, 축전 소자 (41) 나 당해 기판 등을 충격 등으로부터 보호한다. 외장체 (10) 는, 예를 들어, 알루미늄이나 철 등의 금속 등의 강성이 높은 재료에 의해 구성되어 있다. 또한, 외장체 (10) 는, 폴리프로필렌 (PP), 폴리카보네이트 (PC), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT) 또는 ABS 수지 등의 수지 재료에 의해 구성되어 있어도 상관없다.

외장체 본체 (100) 는, 외장체 (10) 의 본체를 구성하는 부재이고, 사각형상의 저벽과, 당해 저벽으로부터 수직 형성한 3 개의 사각형상의 측벽을 가지고 있다. 외장체 본체 (100) 는, 판상의 부재를 접어 구부린 형상을 가지고 있다. 또, 전벽부 (200) 는, 외장체 (10) 의 또 하나의 측벽을 구성하는 사각형상 또한 판상의 부재이다. 요컨대, 외장체 본체 (100) 와 전벽부 (200) 로, 유저 (有底) 사각형 통상의 부재를 형성한다. 전벽부 (200) 에는, 축전 장치 (1) 의 외부 접속 단자 (201) (단자대) 가 형성되어 있다. 또한, 전벽부 (200) 의 외면에 손잡이가 형성되어 있어도 상관없다. 이로써, 축전 장치 (1) 의 제거나 이동 (운반) 등을 용이하게 실시할 수 있다.

상벽부 (300) 는, 외장체 (10) 의 상벽 (덮개) 을 구성하는 부재이고, 외장체 본체 (100) 및 전벽부 (200) 로 이루어지는 유저 사각형 통상의 부재의 개구를 막는 사각형상 또한 판상의 부재이다. 요컨대, 외장체 본체 (100) 및 전벽부 (200) 의 내방에, 축전 소자 (41) 나 기판 (배선 기판 (70), 계측 기판 (81) 및 주회로 기판 (82)) 등이 배치된 상태에서, 당해 개구부가 상벽부 (300) 에서 폐지 (閉止) 된다.

저면측 배치 부재 (20) 는, 축전 소자 (41) 의 저면측에 배치되는 편평한 사각형상의 부재이고, 축전 소자 (41) 를 하방에서 지지한다. 요컨대, 저면측 배치 부재 (20) 는, 외장체 본체 (100) 의 저벽에 재치 (載置) 되고 당해 저벽에 장착되어 고정되고, 축전 소자 (41) 를 외장체 (10) 에 대해 소정 위치에서 지지한다.

구체적으로는, 저면측 배치 부재 (20) 는, 절연성의 재료에 의해 구성되어 있고, 상면에 형성된 오목부에 축전 소자 (41) 가 삽입되어, 축전 소자 (41) 를 외장체 (10) 내에서 고정시킨다. 이와 같이 하여, 저면측 배치 부재 (20) 는, 축전 소자 (41) 가 외장체 (10) 등의 도전성의 부재에 접촉하는 것을 회피함과 함께, 축전 소자 (41) 등을 진동이나 충격 등으로부터 보호한다.

또한, 저면측 배치 부재 (20) 는, 어떠한 절연성의 재료로 형성되어 있어도 상관없지만, 예를 들어 유리 섬유에 의해 강화된 폴리부틸렌테레프탈레이트 (GF 강화 PBT) 나, 폴리페닐렌술파이드 (PPS) 등의 내열성이 높은 수지로 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 축전 소자 (41) 가 발열했을 경우에도, 저면측 배치 부재 (20) 가 손상되어 다른 축전 소자 (41) 에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있다. 또한, 축전 소자 (41) 의 절연성을 확보할 수 있다면, 저면측 배치 부재 (20) 는 절연성의 재료로 형성되어 있지 않아도 상관없다.

축전 소자 (41) 는, 전기를 충전하고, 또, 전기를 방전할 수 있는 이차 전지 (단전지) 이고, 보다 구체적으로는, 리튬 이온 이차 전지 등의 비수 전해질 이차 전지이다. 본 실시형태에서는, 외장체 (10) 내에 13 개의 축전 소자 (41) 가 수용되어 있지만, 빈 스페이스에 또 하나의 축전 소자 (41) 를 추가하여, 14 개의 축전 소자 (41) 가 수용된 구성이어도 상관없다. 또는, 축전 소자 (41) 의 개수는, 상기 이외의 복수개이어도 상관없고, 1 개의 축전 소자 (41) 밖에 수용되어 있지 않은 구성이어도 상관없다. 또, 축전 소자 (41) 는, 비수 전해질 이차 전지에는 한정되지 않고, 비수 전해질 이차 전지 이외의 이차 전지이어도 되고, 캐패시터이어도 된다.

단자측 배치 부재 (50) 는, 축전 소자 (41) 의 전극 단자측에 배치되는 편평한 사각형상의 부재이고, 축전 소자 (41) 를 상방에서 지지한다. 요컨대, 단자측 배치 부재 (50) 는, 축전 소자 (41) 의 상방에 배치되어 있고, 저면측 배치 부재 (20) 와 함께, 축전 소자 (41) 를 상하 양측 (Z 축 방향) 에서 끼워넣음으로써, 축전 소자 (41) 를 외장체 (10) 에 대해 소정 위치에서 지지한다.

구체적으로는, 단자측 배치 부재 (50) 는, 절연성의 재료에 의해 구성되어 있고, 하면에 형성된 오목부에 축전 소자 (41) 가 삽입되어, 축전 소자 (41) 를 외장체 (10) 내에서 고정시키다. 이와 같이 하여, 단자측 배치 부재 (50) 는, 축전 소자 (41) 가 외장체 (10) 등의 도전성의 부재에 접촉하는 것을 회피함과 함께, 축전 소자 (41) 등을 진동이나 충격 등으로부터 보호한다.

또, 단자측 배치 부재 (50) 에는, 버스 바 (60) 및 배선 기판 (70) 이 재치된다. 요컨대, 단자측 배치 부재 (50) 는, 버스 바 (60) 및 배선 기판 (70) 을 축전 소자 (41) 에 장착할 때의 축전 소자 (41) 에 대한 위치 결정의 기능도 갖는다. 또한, 단자측 배치 부재 (50) 는, 어떠한 절연성의 재료로 형성되고 있어도 상관없지만, 비용면 등에서, 예를 들어 폴리프로필렌 (PP), 폴리카보네이트 (PC) 또는 ABS 수지 등의 수지로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 축전 소자 (41) 나 버스 바 (60) 등의 절연성을 확보할 수 있다면, 단자측 배치 부재 (50) 는, 절연성의 재료로 형성되어 있지 않아도 상관없다.

버스 바 (60) 는, 단자측 배치 부재 (50) 의 상방에 배치되고, 복수의 축전 소자 (41) 끼리를 전기적으로 접속하는 금속 등 도전성의 판상 부재이다. 구체적으로는, 버스 바 (60) 는, 인접하는 축전 소자 (41) 에 있어서, 하나의 축전 소자 (41) 의 정극 단자 또는 부극 단자와, 다른 축전 소자 (41) 의 부극 단자 또는 정극 단자를 접속한다. 본 실시형태에서는, 버스 바 (60) 는, 13 개의 축전 소자 (41) 를 직렬로 접속한다. 이와 같이, 버스 바 (60) 에 의해 직렬로 접속된 하나 이상의 축전 소자 (41) (본 실시형태에서는 13 개의 축전 소자 (41)) 에 의해 축전 유닛 (40) 이 구성되어 있다.

배선 기판 (70) 은, 단자측 배치 부재 (50) 의 상방에 배치되어 있다. 또, 축전 소자 (41) 의 전압을 검출하기 위해, 배선 기판 (70) 은, 축전 장치 (1) 가 구비하는 축전 소자 (41) 중 적어도 1 개의 축전 소자 (41) 의 전극 단자 (본 실시형태에서는, 모든 축전 소자 (41) 의 정극 단자) 에 일단이 접속된 배선을 가지고 있다. 또, 배선 기판 (70) 은, 사각형상을 가지고 있고, 축전 소자 (41) 의 정극 단자와 부극 단자 사이에 배치된다. 본 실시형태에서는, 2 장의 배선 기판 (70) 이 배치되어 있지만, 배선 기판 (70) 의 장수는 한정되지 않는다. 또, 배선 기판 (70) 대신에 하니스 등을 사용할 수도 있지만, 배선 기판 (70) 을 사용하여 전극 단자와 계측 기판 (81) 을 접속함으로써, 배선의 권회가 용이해져, 조립성이 향상된다. 또한, 배선 기판 (70) 은, 서미스터를 실장하여, 축전 소자 (41) 의 온도를 검출할 수 있는 구성을 가지고 있어도 상관없다.

계측 기판 (81) 및 주회로 기판 (82) 은, 상기 서술한 제어 장치 (90) 를 구성하는 회로 기판이다. 계측 기판 (81) 및 주회로 기판 (82) 은, 축전 소자 (41) 와 외장체 (10) 의 측벽 사이에 배치되고, 또한 축전 장치 (1) 가 구비하는 축전 소자 (41) 중 적어도 1 개의 축전 소자 (41) 와 접속되어, 축전 소자 (41) 의 상태를 계측 및 제어한다.

구체적으로는, 주회로 기판 (82) 은, 대전류가 흐르는 주회로 부품을 실장한 기판이고, 축전 소자 (41) 의 용기의 단측면에 대향하는 외장체 (10) 의 측벽의 내면에 고정된다. 주회로 기판 (82) 에는, 상기 서술한 스위치 (91) 가 탑재되고, 본 실시형태에서는, 축전 유닛 (40) 의 충방전 전류 경로를 형성하는 정 (正) 의 전원선 (61) 및 부 (負) 의 전원선 (62) 중, 부의 전원선 (62) 에 접속되어 있다. 여기서, 정의 전원선 (61) 은, 일방의 단부의 축전 소자 (41) 의 정극 단자에 전기적으로 접속되는 전원선이고, 부의 전원선 (62) 은, 타방의 단부의 축전 소자 (41) 의 부극 단자에 접속되는 전원선이다.

또, 계측 기판 (81) 은, 소전류가 흐르는 주변 회로 부품을 실장한 기판이고, 축전 소자 (41) 의 용기의 장측면에 대향하는 외장체 (10) 의 측벽의 내면에 고정된다. 이 계측 기판 (81) 은, 배선 기판 (70) 을 개재하여 축전 소자 (41) 와 접속됨과 함께, 주회로 기판 (82) 과, 외부 기기에 접속된다. 계측 기판 (81) 에는, 외부 입력 단자 (83) 와 외부 출력 단자 (84) 가 형성되어 있다.

외부 입력 단자 (83) 는, 스위치 (91) 에 외부 입력 신호를 공급하는 커넥터이다. 본 실시형태에서는, 외부 입력 단자 (83) 에는, 3 개의 축전 유닛 (40) 중 어느 전압이 방전 종지 전압 이하인 경우, 외부 입력 신호로서, 스위치 (91) 를 오프로 하는 신호가 입력된다. 또, 외부 입력 단자 (83) 에는, 3 개의 축전 유닛 (40) 에 접속되는 전력 계통 (본 실시형태에서는 전원 (2000)) 이 복전했을 경우, 외부 입력 신호로서, 스위치 (91) 를 온으로 하는 신호가 입력된다.

외부 출력 단자 (84) 는, 다른 스위치 (91) 를 구비하는 다른 제어 장치 (90) 에 외부 출력 신호를 출력하는 커넥터이다. 이 외부 출력 단자 (84) 로부터는, 하나의 스위치 (91) (자신의 제어 장치 (90) 의 스위치 (91)) 가 온이 되는 경우에 다른 스위치 (91) (다른 제어 장치 (90) 의 스위치 (91)) 를 온으로 하는 외부 출력 신호가 출력되고, 당해 하나의 스위치 (91) 가 오프가 되는 경우에 다른 스위치 (91) 를 오프로 하는 외부 출력 신호가 출력된다.

본 실시형태에서는, 하나의 축전 유닛 (40) (자신의 제어 장치 (90) 에 대응하는 축전 유닛 (40)) 의 전압이 방전 종지 전압 이하인 경우, 외부 출력 단자 (84) 로부터는, 다른 스위치 (91) 를 오프로 하는 외부 출력 신호가 출력된다. 또, 축전 유닛 (40) 에 접속되는 전원 (2000) 이 복전했을 경우, 외부 출력 단자 (84) 로부터는, 다른 스위치 (91) 를 온으로 하는 외부 출력 신호가 출력된다. 또, 축전 유닛 (40) 에 이상이 생겼을 경우, 외부 출력 단자 (84) 로부터는, 다른 스위치 (91) 를 온으로 하는 외부 출력 신호가 출력된다.

외부 입력 단자 (83) 및 외부 출력 단자 (84) 는, 복수의 축전 장치 (1) 의 복수의 제어 장치 (90) 를 루프상으로 데이지 체인 접속하는 통신선 (2) 을 개재하여, 다른 축전 장치 (1) 의 외부 입력 단자 (83) 및 외부 출력 단자 (84) 와 접속된다. 구체적으로는, 하나의 축전 장치 (1) 의 외부 입력 단자 (83) 는, 통신선 (2) 을 개재하여, 전단의 축전 장치 (1) 의 외부 출력 단자 (84) 와 접속된다. 또, 하나의 축전 장치 (1) 의 외부 출력 단자 (84) 는, 통신선 (2) 을 개재하여, 후단의 축전 장치 (1) 의 외부 입력 단자 (83) 와 접속된다.

따라서, 각각의 제어 장치 (90) 에는, 외부 입력 신호로서 전단의 제어 장치 (90) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 입력된다.

다음으로, 제어 장치 (90) 의 상세한 구성에 대해 설명한다.

도 4 는, 본 실시형태에 관련된 제어 장치 (90) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 도 5 는, 본 실시형태에 관련된 제어 장치 (90) 의 구체적인 회로 구성의 일례를 나타내는 회로도이다. 또한, 도 4 및 도 5 에는, 축전 유닛 (40) 도 아울러 도시되어 있다.

제어 장치 (90) 는, 축전 소자 (41) 를 구비하는 축전 유닛 (40) 의 충방전을 제어하는 장치이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (90) 는, 스위치 (91) 와, 제어부 (92) 와, 외부 입력 단자 (83) 와, 외부 출력 단자 (84) 를 구비한다. 또, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 제어 장치 (90) 는, 추가로 대전류가 흐르는 주회로 부품측과의 절연성을 확보하면서 신호를 전달하는 포토커플러 (931 ∼ 936) 와, 포토커플러 (933 ∼ 936) 의 발광 다이오드를 발광시키는 트랜지스터 (941 ∼ 944) 를 구비한다.

스위치 (91) 는, 축전 유닛 (40) 의 충방전 전류 경로로서, 외부 접속 단자 (201) 를 개재하여 전원선 (3) 에 접속되어 있는 전원선 (62) 에 형성되어 있다. 이 스위치 (91) 는, 제어 신호 및 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치 (91) 를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되는 오프 기능, 및 제어 신호 및 외부 입력 신호 모두 당해 스위치 (91) 를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방 (본 실시형태에서는 양방) 을 갖는다. 이 오프 기능 및 온 기능은, 예를 들어, 도 5 에 나타내는 스위치 (91) 주변의 회로 구성에 의해 실현된다. 또, 본 실시형태에서는, 3 개의 축전 유닛 (40) 중 어느 것에 이상이 생겼을 경우, 이상이 생긴 각 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치 (91) 는 오프가 된다.

이하, 스위치 (91) 를 온으로 하는 신호를 온 신호, 스위치 (91) 를 오프로 하는 신호를 오프 신호라고 칭하는 경우가 있다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 스위치 (91) 는, 예를 들어, 전원선 (62) 에 직렬로 삽입된 스위치 (911 ∼ 913) 를 구비한다. 따라서, 스위치 (911 ∼ 913) 중 적어도 1 개가 오프가 되는 경우에 스위치 (91) 는 오프가 되고, 스위치 (911 ∼ 913) 모두가 온이 되는 경우에 스위치 (91) 는 온이 된다.

스위치 (911 ∼ 913) 의 각각은, 예를 들어, 게이트에 공급되는 전압에 따라 온 및 오프로 되는 FET (Field effect transistor : 전계 효과 트랜지스터), 및 당해 FET 에 병렬로 접속된 다이오드에 의해 구성된다.

스위치 (911) 는, 제어 신호, 외부 입력 신호 및 방전 신호 중 적어도 일방이 오프 신호인 경우에 오프가 되고, 모두 온 신호인 경우에 온이 되는 방전 스위치이다. 구체적으로는, 스위치 (911) 는, n 형의 FET (911a) 와, 당해 FET (911a) 의 소스-드레인간에 방전 전류에 대해 역방향으로 접속된 다이오드 (911b) 를 갖는다.

스위치 (912) 는, 제어 신호, 외부 입력 신호 및 충전 신호 중 적어도 일방이 오프 신호인 경우에 오프가 되고, 모두 온 신호인 경우에 온이 되는 충전 스위치이다. 구체적으로는, 스위치 (912) 는, n 형의 FET (912a) 와, 당해 FET (912a) 의 소스-드레인간에 충전 전류에 대해 역방향으로 접속된 다이오드 (912b) 를 갖는다.

스위치 (913) 는, 충전 신호가 오프 신호인 경우에 오프가 되고, 온 신호인 경우에 온이 되는 충전 스위치이다. 스위치 (913) 는, 스위치 (912) 와 동일하게 구성되고, n 형의 FET (913a) 와 다이오드 (913b) 를 갖는 충전 스위치이다.

본 실시형태에서는, 충전 스위치 (스위치 (912, 913)) 는, 방전 스위치 (스위치 (911)) 에 비해 용장으로 형성되어 있다. 일반적으로, 안전성 확보의 관점에서, 축전 장치에서는 축전 소자의 과충전을 억제하는 것이 중요하다. 이 때문에, 충전 스위치를 용장으로 형성함으로써, 축전 소자 (41) 의 과충전을 억제할 수 있다. 또한, 충전 스위치는 용장으로 형성되어 있지 않아도 상관없고, 충전 스위치와 방전 스위치가 일체로 형성되어 있어도 상관없다. 또, 방전 스위치 및 충전 스위치의 각각은, 1 개의 FET 에 의해 구성되어 있어도 상관없고, 병렬로 접속된 복수의 FET (예를 들어 5 개의 FET) 에 의해 구성되어 있어도 상관없다.

또한, 스위치 (91) 는, 충전 전류 및 방전 전류를 차단할 수 있는 것이면 되고, n 형의 FET 에 의해 구성되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 스위치 (91) 는, p 형의 FET 에 의해 구성되어 있어도 상관없고, 전류에 의해 온 및 오프로 되는 바이폴러 트랜지스터에 의해 구성되어 있어도 상관없고, 릴레이 접점 또는 MCCB (Molded Case Circuit Breaker : 배선용 차단기) 에 의해 구성되어 있어도 상관없다. 단, 통상적인 충방전시에 있어서의 제어부 (92) 등의 소비 전력을 삭감하는 관점에서, 스위치 (91) 는, 로우 전압의 경우에 온이 되는 구성이 바람직하다.

여기서, 본 실시형태에서는, 축전 유닛 (40) 은, 정극측이 접지되어 있고, 스위치 (91) 는, 축전 유닛 (40) 에 접속되는 정의 전원선 (61) 및 부의 전원선 (62) 중, 부의 전원선 (62) 에 형성되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템 (1000) 은, 정극측이 접지되어 사용되는 이동체 통신용의 기지국 등의 통신용의 축전 시스템으로서 유용하다. 또한, 스위치 (91) 는, 축전 유닛 (40) 의 충방전 전류 경로에 형성되어 있으면 되고, 정의 전원선 (61) 에 형성되어 있어도 상관없다.

제어부 (92) 는, 스위치 (91) 에 제어 신호를 공급한다. 본 실시형태에서는, 제어부 (92) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 스위치 (911 ∼ 913) 에, 제어 신호와 방전 신호와 충전 신호를 공급한다. 제어부 (92) 는, 그 적어도 일부가, 예를 들어, 제어 프로그램을 유지하는 ROM (Read Only Memory) 등의 메모리와, 그 제어 프로그램을 실행하는 프로세서를 구비하는 CPU (Central Processing Unit) 등의 1 칩 마이크로 컴퓨터이다.

본 실시형태에서는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (92) 는, 종지 전압 판정부 (191) 와, 복전 판정부 (192) 와, 이상 판정부 (193) 를 구비한다.

제어부 (92) 는, 종지 전압 판정부 (191) 에 의해 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 종지 전압 이하로 판정되었을 경우, 스위치 (91) 를 오프로 하는 제어 신호를 출력한다. 본 실시형태에서는, 당해 경우, 제어부 (92) 는, 제어 신호, 방전 신호 및 충전 신호의 각각을 오프 신호로 함으로써, 포토커플러 (931 ∼ 936) 의 발광 다이오드가 발광하여 전류가 흐름으로써, 스위치 (911 ∼ 913) 가 오프가 된다. 또, 당해 경우, 외부 출력 단자 (84) 로부터 출력되는 외부 출력 신호는 오프 신호가 된다.

또, 제어부 (92) 는, 복전 판정부 (192) 에 의해, 축전 유닛 (40) 에 접속되는 전력 계통이 복전했다고 판정되었을 경우, 스위치 (91) 를 온으로 하는 제어 신호를 출력한다. 본 실시형태에서는, 당해 경우, 제어부 (92) 가 제어 신호, 방전 신호 및 충전 신호의 각각을 온 신호로 함으로써, 포토커플러 (933 ∼ 936) 의 발광 다이오드가 발광하여 전류가 흐르기 때문에, 스위치 (913) 가 온이 된다. 또, 당해 경우, 외부 입력 신호가 온 신호이면, 포토커플러 (931, 932) 의 발광 다이오드가 발광하여 전류가 흐르기 때문에, 스위치 (911, 912) 도 온이 되고, 외부 출력 단자 (84) 로부터 출력되는 외부 출력 신호도 온 신호가 된다. 한편, 당해 경우, 외부 입력 신호가 오프 신호이면, 포토커플러 (931, 932) 의 발광 다이오드가 발광하지 않기 때문에, 스위치 (911, 912) 는 오프가 되고, 외부 출력 단자 (84) 로부터 출력되는 외부 출력 신호도 오프 신호가 된다.

또, 제어부 (92) 는, 이상 판정부 (193) 에 의해 축전 유닛 (40) 에 이상이 생겼다고 판정되었을 경우, 스위치 (91) 를 오프로 하는 제어 신호를 출력한다. 본 실시형태에서는, 당해 경우, 제어부 (92) 가 제어 신호를 온 신호로 하면서, 방전 신호 및 충전 신호의 각각을 오프 신호로 함으로써, 포토커플러 (933 ∼ 934) 의 발광 다이오드가 발광하지 않기 때문에, 스위치 (911 ∼ 913) 는 모두 오프가 된다. 또, 당해 경우, 외부 출력 신호는, 제어 신호 및 외부 입력 신호 중 외부 입력 신호에만 의존한다. 요컨대, 외부 입력 신호가 오프 신호이면 외부 출력 신호도 오프 신호가 되고, 외부 입력 신호가 온 신호이면 외부 출력 신호도 온 신호가 된다.

종지 전압 판정부 (191) 는, 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 종지 전압 이하인지의 여부를 판정한다. 여기서, 방전 종지 전압이란, 안전하게 방전을 실시할 수 있는 축전 유닛 (40) 의 최소 전압이다. 종지 전압 판정부 (191) 는, 예를 들어, 배선 기판 (70) 을 개재하여 축전 소자 (41) 의 전압을 검출함으로써, 축전 유닛 (40) 의 전압을 측정한다. 또한, 축전 유닛 (40) 의 전압을 측정하는 수법은 특별히 한정되지 않고, 외부 접속 단자 (201) 의 전압을 측정해도 상관없다.

복전 판정부 (192) 는, 축전 유닛 (40) 에 접속되는 전력 계통이 복전했는지의 여부를 판정한다. 복전 판정부 (192) 는, 예를 들어, 외부 접속 단자 (201) 의 전압을 측정하고, 측정한 전압이 소정의 전압 이상인 경우에 전력 계통이 복전했다고 판정한다. 또한, 복전을 판정하는 수법은 특별히 한정되지 않고, 계통에 형성된 MCCB 의 차단 및 개방을 검출함으로써 판정해도 상관없다.

이상 판정부 (193) 는, 축전 유닛 (40) 에 이상이 생겼는지의 여부를 판정한다. 여기서, 축전 유닛 (40) 에 생기는 이상이란, 예를 들어, 과부하 또는 단락 등에 의한 과전류나, 축전 소자 (41) 의 허용 온도 이상의 발열 등이다. 이상 판정부 (193) 는, 예를 들어, 전원선 (62) 에 형성된 홀 소자 (도시 생략) 를 사용하여 전원선 (62) 에 흐르는 전류량을 검출하고, 검출한 전류량이 소정량 이상인 경우, 축전 유닛 (40) 에 이상이 생긴 것으로 판정한다. 또, 이상 판정부 (193) 는, 예를 들어, 배선 기판 (70) 에 실장된 서미스터 (도시 생략) 를 사용하여 축전 소자 (41) 의 온도를 검출하고, 검출한 온도가 소정 온도 이상인 경우, 축전 유닛 (40) 에 이상이 생긴 것으로 판정한다.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 제어 장치 (90) 의 동작에 대해, 도 6a 및 도 6b 를 사용하여 설명한다. 도 6a 는, 본 실시형태에 관련된 제어 장치 (90) 의 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 도 6b 는, 도 6a 의 스텝 S30 에 있어서의 상세한 동작을 나타내는 플로우 차트이다.

도 6a 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 스위치 (91) 에 제어 신호를 공급한다 (S10). 본 실시형태에서는, 제어부 (92) 가, 제어 신호와 방전 신호와 충전 신호를 스위치 (91) 에 공급한다.

그리고, 스위치 (91) 에 외부 입력 신호를 공급한다 (S20). 본 실시형태에서는, 통신선 (2) 을 개재하여 전단의 축전 장치 (1) 의 외부 출력 단자 (84) 와 접속된 외부 입력 단자 (83) 가, 외부 입력 신호를 스위치 (91) 에 공급한다.

그 후, 스위치 (91) 를 오프로 하는 오프 기능, 및 스위치 (91) 를 온으로 하는 온 기능 중 적어도 일방을 실행한다 (S30). 구체적으로는, 도 6b 에 나타내는 바와 같이, 스텝 S30 에서는, 제어 신호 및 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치 (91) 를 오프로 하는 신호인 경우 (S31 에서 「적어도 일방이 오프 신호」 인 경우) 에, 스위치 (91) 를 오프로 하는 오프 기능을 실행한다 (S32). 이 때, 외부 출력 단자 (84) 로부터는, 외부 출력 신호로서 오프 신호가 출력된다. 한편, 제어 신호 및 외부 입력 신호 모두 당해 스위치 (91) 를 온으로 하는 신호인 경우 (S31 에서 「모두 온 신호」 인 경우) 에, 스위치 (91) 를 온으로 하는 온 기능을 실행한다 (S33). 이 때, 외부 출력 단자 (84) 로부터는, 외부 출력 신호로서 온 신호가 출력된다.

이하, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템 (1000) 에 있어서, 각 축전 장치 (1) 의 제어 장치 (90) 가 발휘하는 효과에 대해, 도 7 ∼ 도 11 을 사용하여 구체예를 서술하면서 설명한다. 또한, 이들 도면에서는, 충전 전류 및 방전 전류의 직감적인 이해를 용이하게 하기 위해, 제어 장치 (90) 가 축전 유닛 (40) 의 정의 전원선 (61) 에 형성되어 있는 것으로서 설명한다. 이 때문에, 이들 도면에서는, 도 5 와 비교하여, 충전 전류 및 방전 전류가 흐르는 방향이 반대 방향으로 되어 있다.

먼저, 전원 (2000) (전원 계통) 의 정전시에 있어서, 축전 시스템 (1000) 이 발휘하는 효과에 대해 설명한다.

도 7 및 도 8 은, 본 실시형태에 있어서, 정전시의 축전 시스템 (1000) 의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 전원 (2000) 이 정전되면, 축전 시스템 (1000) 은 부하 (3000) 에 전력을 공급한다. 요컨대, 축전 시스템 (1000) 은, 전원 (2000) 의 정전시에 전력의 백업을 실시한다. 이 때, 복수의 축전 장치 (1) 의 각각의 스위치 (91) 는 온이 되어 있기 때문에, 병렬로 접속된 복수의 축전 유닛 (40) 의 각각으로부터 부하 (3000) 로 방전 전류가 흐르게 된다.

그 후, 부하 (3000) 에의 전력 공급이 계속되면, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 종지 전압 이하가 되는 축전 장치 (1) (여기서는 축전 장치 (1B)) 가 나타난다. 이 때, 당해 축전 장치 (1B) 의 제어 장치 (90) 에서는, 스위치 (91) 가 오프가 됨과 함께, 외부 출력 신호로서 오프 신호가 출력된다.

이로써, 외부 입력 신호로서 축전 장치 (1B) 의 제어 장치 (90) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 입력되는 축전 장치 (1C) 의 제어 장치 (90) 에서는, 스위치 (91) 가 오프가 된다. 또한 축전 장치 (1C) 의 제어 장치 (90) 에서는, 외부 출력 신호로서 오프 신호가 출력된다.

이로써, 축전 장치 (1C) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 입력되는 축전 장치 (1A) 에 있어서도, 스위치 (91) 가 오프가 되고, 외부 출력 신호로서 오프 신호가 출력된다.

따라서, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템 (1000) 에서는, 복수의 축전 장치 (1) 중 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 종지 전압 이하가 되는 축전 장치 (1) 가 하나라도 있으면, 모든 축전 장치 (1) 의 축전 유닛 (40) 으로부터의 방전 전류가 연동하여 정지된다.

여기서, 복수의 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 종지 전압 이하가 되는 타이밍은, 축전 유닛 (40) 의 용량의 편차 등의 영향에 의해, 서로 상이한 타이밍이 될 수 있다. 이 때문에, 복수의 축전 유닛 (40) 으로부터의 방전 전류가 연동하여 정지되지 않고, 각각의 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 전류 이하가 되는 독립된 타이밍에서 정지되는 경우, 다음과 같은 문제가 생길 우려가 있다.

요컨대, 각각의 축전 유닛 (40) 으로부터의 방전 전류가 독립된 타이밍에서 정지되는 경우, 용량이 작은 축전 유닛 (40) 으로부터 방전 전류가 순차 정지된다. 여기서, 부하 (3000) 에 공급되는 전류는 일정한 것이 바람직하기 때문에, 방전 전류가 정지되는 축전 유닛 (40) 이 증가함에 따라, 당해 축전 유닛 (40) 과 병렬로 접속된 다른 축전 유닛 (40) 의 전류 분담이 커진다. 요컨대, 다른 축전 유닛 (40) 으로부터의 방전 전류의 전류량이 증가한다.

따라서, 복수의 축전 유닛 (40) 중 방전 종지 전압 이하가 되는 타이밍이 가장 느린 축전 유닛 (40) 에서는, 다른 축전 유닛 (40) 이 공급하고 있던 방전 전류의 합계량에 상당하는 매우 큰 전류 (과전류) 가 흐르게 되어, 과전류에 의한 문제가 발생할 우려가 있다.

예를 들어, 10 개의 축전 유닛이 병렬로 접속된 축전 시스템에 있어서, 정격시에 1 병렬당 40A 의 방전 전류가 흐르는 경우, 방전 종지 전압 이하가 되는 타이밍이 가장 느린 축전 유닛에서는, 축전 유닛에서 허용될 수 있는 최대 전류 (예를 들어 80A) 를 초과하는 400A 의 방전 전류 (과전류) 가 흘러 버린다.

이에 대해, 본 실시형태에 의하면, 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 종지 전압 이하가 되는 축전 장치 (1) 가 있으면, 모든 축전 장치 (1) 로부터의 방전 전류가 연동하여 정지되기 때문에, 과전류에 의한 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서의 제어 장치 (90) 에서는, 외부 입력 단자 (83) 로부터 공급되는 외부 입력 신호가, 제어부 (92) 등에 입력되지 않고, 스위치 (91) 를 온 및 오프를 하기 위한 신호로 되어 있다. 이로써, 외부 입력 신호의 온 신호로부터 오프 신호로의 전환으로부터 스위치 (91) 가 온으로부터 오프로 전환하는 데에 필요로 하는 시간을 매우 단시간 (예를 들어 수십 μS 정도) 으로 할 수 있다. 또한, 오프로부터 온으로 전환될 때에도 동일하다.

구체적으로는, 예를 들어, 외부 입력 신호가 CPU 등에 입력되어 컴퓨터상에서 어떠한 처리가 실시된 후에 스위치 (91) 를 온 및 오프로 하기 위한 신호로서 공급되는 경우, 외부 입력 신호의 전환으로부터 스위치 (91) 의 전환에 필요로 하는 시간은 비교적 긴 시간 (예를 들어 수십 mS) 이 된다.

이에 대해, 본 실시형태에서는, 외부 입력 신호가 컴퓨터상에서 처리되지 않고 스위치 (91) 를 온 및 오프로 하는 신호로 되어 있기 때문에, 외부 입력 신호의 전환으로부터 스위치 (91) 의 전환에 필요로 하는 시간을 매우 단시간으로 할 수 있다. 따라서, 과전류가 흐를 수 있는 시간의 대폭적인 단축화가 도모된다. 이 때문에, 과전류에 의한 문제의 발생을 대폭 저감시킬 수 있다.

다음으로, 전원 (2000) (전원 계통) 의 복전시에 있어서, 축전 시스템 (1000) 이 발휘하는 효과에 대해 설명한다.

도 9 및 도 10 은, 본 실시형태에 있어서, 복전시의 축전 시스템 (1000) 의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

먼저, 복전 전의 상태에서는, 복수의 축전 장치 (1) 의 각각의 스위치 (91) 는 오프로 되어 있다. 그 후, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 전원 (2000) 이 정전으로부터 복전하면, 제어 장치 (90) 에 의해 복전했다고 판정되는 축전 장치 (1) (여기서는 축전 장치 (1C)) 가 나타난다. 여기서, 당해 축전 장치 (1C) 에서는, 축전 장치 (1B) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 외부 입력 신호로서 입력되어 있고, 당해 외부 출력 신호는 오프 신호로 되어 있다. 이 때문에, 복전을 검출한 축전 장치 (1C) 에 있어서도, 스위치 (91) 는 오프인 채로 되어 있다.

그 후, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 다른 축전 장치 (여기서는 축전 장치 (1A, 1B)) 의 모든 제어 장치 (90) 가 복전했다고 판정하면, 모든 축전 장치 (1) 의 각각으로부터 출력되는 외부 출력 신호가 온 신호가 됨으로써, 모든 축전 장치 (1) 의 스위치 (91) 가 온이 된다.

이와 같이, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템 (1000) 에서는, 복전시에, 모든 축전 장치 (1) 의 축전 유닛 (40) 에서 연동하여 충전 전류의 공급이 개시된다.

여기서, 복수의 축전 유닛 (40) 에 대해, 접속되는 전력 계통이 복전했다고 판정되는 타이밍은, 축전 장치 (1) 를 구성하는 아날로그 소자의 특성의 편차 등의 영향에 의해, 서로 상이한 타이밍이 될 수 있다. 이 때문에, 복수의 축전 유닛 (40) 으로의 충전 전류의 공급이 연동하여 개시되지 않고, 각각의 축전 유닛 (40) 에 접속되는 전력 계통이 복전했다고 판정되는 독립된 타이밍에서 개시되는 경우, 다음과 같은 문제가 생길 우려가 있다.

요컨대, 각각의 축전 유닛 (40) 으로의 충전 전류의 공급이 독립된 타이밍에서 개시되는 경우, 복수의 축전 유닛 (40) 중 복전했다고 판정되는 타이밍이 가장 빠른 축전 유닛 (40) 에서는, 다른 축전 유닛 (40) 에 공급되어야 할 충전 전류의 합계량에 상당하는 매우 큰 전류 (과전류) 가 흐르게 되어, 과전류에 의한 문제가 발생할 우려가 있다.

이에 대해, 본 실시형태에 의하면, 모든 축전 장치 (1) 에서 복전했다고 판정될 때까지 충전 전류의 공급은 정지되고, 모든 축전 장치 (1) 에서 복전했다고 판정되면 충전 전류의 공급이 연동하여 개시된다. 이 때문에, 과전류에 의한 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

다음으로, 축전 장치 (1) 의 이상 발생시에 있어서, 축전 시스템 (1000) 이 발휘하는 효과에 대해 설명한다. 또한, 이하에서는, 전원 (2000) 의 정전시에 있어서 축전 장치 (1A) 에서 이상이 발생했을 경우에 대해 설명하지만, 전원 (2000) 이 정전되어 있지 않을 때에 이상이 발생했을 경우, 또는 다른 축전 장치 (1) 에서 이상이 발생했을 경우에 대해서도 동일한 효과가 발휘된다.

도 11 은, 본 실시형태에 있어서, 이상 발생시의 축전 시스템 (1000) 의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

제어 장치 (90) 에 의해 이상이 발생했다고 판정된 축전 장치 (1) (여기서는 축전 장치 (1A)) 에서는, 스위치 (91) 는 오프가 되고, 외부 출력 신호는 온 신호가 된다. 이 때문에, 축전 장치 (1A) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 외부 입력 신호로서 입력되는 축전 장치 (1B) 에서는, 스위치 (91) 는 온인 채로 되어 있고, 외부 출력 신호도 온 신호인 채로 되어 있다. 따라서, 축전 장치 (1A) 이외의 축전 장치 (1B, 1C) 에서는, 스위치 (91) 는 온인 채로 된다. 따라서, 이상이 발생한 축전 유닛 (40) 만 방전 전류를 정지시킬 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템 (1000) 에서는, 이상이 발생한 축전 유닛 (40) 을 부하 (3000) 로부터 분리하면서, 다른 축전 유닛 (40) 에 의해 계속해서 방전할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전의 전류 경로 (본 실시형태에서는, 부의 전원선 (62)) 에 형성된 스위치 (91) 는, 제어 신호 및 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치 (91) 를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되는 오프 기능, 및 제어 신호 및 외부 입력 신호 모두 당해 스위치 (91) 를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방 (본 실시형태에서는 양방) 을 갖는다.

이에 의하면, 충전 또는 방전의 전류 경로의 각각에 형성된 스위치 (91) 가 외부 입력 신호에 의해 일제히 오프가 되거나, 또는 외부 입력 신호에 의해 일제히 온이 된다. 따라서, 모든 축전 유닛 (40) 이 일제히 충전 또는 방전을 개시하거나, 또는 정지되게 되기 때문에, 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 제어 장치 (90) 가 하나의 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전을 제어하고, 외부 출력 단자 (84) 로부터는, 스위치 (91) 가 온이 되는 경우에 다른 제어 장치 (90) 의 스위치 (91) 를 온으로 하는 외부 출력 신호가 출력되고, 스위치 (91) 가 오프가 되는 경우에 다른 제어 장치 (90) 의 스위치 (91) 를 오프로 하는 외부 출력 신호가 출력된다.

이로써, 하나의 축전 유닛 (40) 에 대응하는 스위치 (91) 가 오프가 되는 경우에 다른 축전 유닛 (40) 에 대응하는 다른 스위치 (91) 도 연동하여 오프가 된다. 또는, 하나의 축전 유닛 (40) 에 대응하는 스위치 (91) 가 온이 되는 경우에 다른 축전 유닛 (40) 에 대응하는 다른 스위치 (91) 도 연동하여 온이 된다. 따라서, 모든 축전 유닛 (40) 이 연동하여 충전 또는 방전할 수 있기 때문에, 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다. 요컨대, 본 구성에 의하면, 외부 출력 신호에 의해 다른 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 다른 스위치 (91) 를 제어할 수 있기 때문에, 설치 현장에서의 설치 작업을 간이하고 또한 확실하게 실시할 수 있다.

구체적으로는, 본 실시형태에 의하면, 하나 이상의 축전 유닛 (40) 중 어느 전압이 방전 종지 전압 이하인 경우, 외부 입력 신호로서, 스위치 (91) 를 오프로 하는 신호가 입력된다. 이로써, 어느 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 종지 전압 이하가 되었을 경우, 충전 또는 방전의 전류 경로의 각각에 형성된 스위치 (91) 가 일제히 오프가 된다. 따라서, 각 축전 유닛 (40) 이 일제히 부하 (3000) 로부터 분리되기 때문에, 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 하나 이상의 축전 유닛 (40) 에 접속되는 전력 계통 (본 실시형태에서는 전원 (2000)) 이 복전했을 경우, 외부 입력 신호로서, 스위치 (91) 를 온으로 하는 신호가 입력된다. 이로써, 충전 또는 방전의 전류 경로의 각각에 형성된 스위치 (91) 가 복전시에 일제히 온이 되기 때문에, 각 축전 유닛 (40) 이 일제히 전력 계통에 접속된다. 따라서, 복전시에 있어서의 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또한, 당해 전력 계통이 복전했을 경우, 외부 입력 신호로서, 스위치 (91) 를 오프로 하는 신호가 입력되어도 상관없다. 이로써, 충전 또는 방전의 전류 경로의 각각에 형성된 스위치 (91) 가 복전시에 일제히 오프가 되기 때문에, 각 축전 유닛 (40) 이 일제히 전력 계통으로부터 분리된다. 이 때문에, 단시간의 정전을 거친 후의 복전시에 생길 수 있는 축전 유닛 (40) 의 과충전 등의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 이상이 생긴 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치 (91) 가 오프가 된다. 이로써, 이상이 생긴 축전 유닛 (40) 을 전원 (2000) 또는 부하 (3000) 로부터 분리하면서, 다른 모든 축전 유닛 (40) 이 일제히 충전 혹은 방전을 개시하거나, 또는 정지되게 되기 때문에, 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다. 요컨대, 일부의 축전 유닛 (40) 에 이상이 생겼을 경우에도 다른 축전 유닛 (40) 이 계속해서 충방전하게 되어, N + 1 의 용장 설계가 도모된다.

또, 본 실시형태에서는, 복수의 축전 장치 (1) 의 각각은, 제어 장치 (90) 와, 제어 장치 (90) 에 의해 충전 또는 방전이 제어되는 축전 유닛 (40) 을 구비한다. 각 제어 장치 (90) 는 다음과 같이 구성되어 있다. 즉, 제어 장치 (90) 는, 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치 (91) 와, 스위치 (91) 에 제어 신호를 공급하는 제어부 (92) 와, 스위치 (91) 에 외부 입력 신호를 공급하는 외부 입력 단자 (83) 와, 다른 스위치 (91) 를 구비하는 다른 제어 장치 (90) 에 외부 출력 신호를 출력하는 외부 출력 단자 (84) 를 구비한다. 여기서, 스위치 (91) 는, 제어 신호 및 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치 (91) 를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되거나, 또는 제어 신호 및 외부 입력 신호 모두 당해 스위치 (91) 를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 된다. 또, 외부 출력 단자 (84) 로부터는, 스위치 (91) 가 온이 되는 경우에 다른 스위치 (91) 를 온으로 하는 외부 출력 신호가 출력되고, 스위치 (91) 가 오프가 되는 경우에 다른 스위치 (91) 를 오프로 하는 외부 출력 신호가 출력된다.

여기서, 본 실시형태에서는, 복수의 축전 장치 (1) 가 구비하는 복수의 축전 유닛 (40) 은 병렬 접속되어 있다. 또, 복수의 제어 장치 (90) 는, 루프상으로 데이지 체인 접속되고, 당해 복수의 제어 장치 (90) 의 각각은, 외부 입력 신호로서 전단의 제어 장치 (90) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 입력된다.

이에 의하면, 복수의 제어 장치 (90) 중 어느 스위치 (91) 가 오프가 되는 경우에 다른 제어 장치 (90) 의 스위치 (91) 도 연동하여 오프가 된다. 또는, 복수의 제어 장치 (90) 중 어느 스위치 (91) 가 온이 되는 경우에 다른 제어 장치 (90) 의 스위치 (91) 도 연동하여 온이 된다. 따라서, 모든 축전 유닛 (40) 이 연동하여 충전 혹은 방전을 개시하거나, 또는 정지시킬 수 있기 때문에 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

(제어 장치의 변형예)

또한, 실시형태 1 에서 설명한 제어 장치 (90) 의 구성은 일례이고, 도 4 및 도 5 와 상이한 구성이어도 상관없다. 그래서, 이하에, 제어 장치의 변형예에 대해 설명한다.

도 12 는, 본 변형예에 관련된 제어 장치 (190) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 동 도면에서는, 축전 유닛 (40) 도 아울러 도시되고, 본 변형예에 관련된 축전 장치 (101) 가 도시되어 있다.

동 도면에 나타내는 제어 장치 (190) 는, 실시형태 1 에 있어서의 제어 장치 (90) 와 비교하여, 추가로 구동부 (93) 를 구비한다.

구동부 (93) 는, 제어 신호 및 외부 입력 신호가 입력되고, 제어 신호 및 외부 입력 신호에 따라 스위치 (91) 를 오프 및 온으로 한다. 예를 들어, 구동부 (93) 는, 제어 신호와 외부 입력 신호가 입력되는 NOR 게이트 등의 논리 IC 와, 당해 논리 IC 의 출력이 입력되는 포토커플러를 갖는다.

이와 같이 구성된 제어 장치 (190) 이어도, 상기 실시형태 1 과 동일한 효과가 발휘된다. 또한 본 변형예에 의하면, 제어 신호 및 외부 입력 신호의 구동 능력이 작은 경우에도 스위치 (91) 를 온 및 오프로 할 수 있다.

예를 들어, 구동부 (93) 가 논리 IC 를 갖는 경우, 논리 IC 는, 공급되는 전원에 의해, 제어 신호 및 외부 입력 신호의 구동 능력보다 큰 구동 능력을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 이 때문에, 구동 능력이 큰 신호로 포토커플러의 발광 다이오드를 발광시킬 수 있기 때문에, FET 등으로 구성되는 스위치 (91) 의 온 및 오프를 확실하게 실시할 수 있다.

따라서, 본 변형예에 의하면, 제어부 (92) 로서 구동 능력이 높은 고가의 CPU 등을 사용하지 않고 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또한, 구동부 (93) 는, 이와 같은 구성에 한정되지 않고, 예를 들어, 버퍼 등에 사용되는 IC 를 사용한 구성이어도 상관없고, 레벨 시프터 등에 사용되는 IC 를 사용한 구성이어도 상관없다. 또, 구동부 (93) 는, 대전류가 흐르는 주회로 부품측과의 절연성이 확보된다면, 포토커플러를 갖지 않아도 상관없다.

(실시형태 1 의 변형예 1)

상기 실시형태 1 에서 설명한 복수의 축전 장치 (1) 의 스위치 (91) 가 연동하여 온 및 오프로 하는 구성은, 제어 장치의 전원 투입시에 있어서의 과전류의 발생을 저감시키는 구성으로서도 적용할 수 있다. 그래서, 본 변형예에서는, 전원 투입시에 있어서의 과전류의 발생을 저감시킬 수 있는 축전 시스템에 대해 설명한다.

도 13 은, 본 변형예에 관련된 축전 시스템 (1002) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 본 변형예에 관련된 축전 시스템 (1002) 은, 실시형태 1 에 관련된 축전 시스템 (1000) 과 비교하여, 제어 장치 (90) 대신에 제어 장치 (290) 를 갖는 축전 장치 (102) (축전 장치 (102A ∼ 102C)) 를 구비한다.

본 변형예에서는, 복수의 축전 장치 (102) 중 임의의 하나의 축전 장치 (102) (여기서는, 축전 장치 (102A)) 를, 복수의 축전 장치 (1) 의 스위치 (91) 를 연동하여 온으로 하는 호스트 배터리 (마스터 배터리) 로 한다. 또, 다른 축전 장치 (102) (여기서는, 축전 장치 (102B, 102C)) 를, 호스트 배터리의 제어에 의해 스위치 (91) 가 온으로 되는 타깃 배터리 (슬레이브 배터리) 로 한다.

도 14 는, 본 변형예에 관련된 제어 장치 (290) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 동 도면에서는, 축전 유닛 (40) 도 아울러 도시되고, 본 변형예에 관련된 축전 장치 (102) 가 도시되어 있다.

본 변형예에 관련된 제어 장치 (290) 는, 축전 유닛 (40) 의 전원 투입 후에 스위치 (91) 를 온으로 하는 것이 허가되었을 경우, 후술하는 스탠바이 완료 신호를 후단의 축전 장치 (102) 에 출력한다. 제어 장치 (290) 는, 제어 장치 (90) 와 비교하여, 제어부 (92) 대신에 제어부 (292) 를 구비한다. 또, 본 변형예에서는, 제어 장치 (290) 는, 축전 장치 (102) 가 호스트 배터리인지의 여부를 나타내는 호스트 신호가 입력되고, 전단의 축전 장치 (102) 로부터, 통신선 (2) 및 외부 입력 단자 (83) 를 개재하여 스탠바이 완료 신호가 입력된다. 또, 본 변형예에서는, 제어 장치 (290) 는, 추가로 외부 출력 단자 (84) 및 통신선 (2) 을 개재하여, 후단의 축전 장치 (102) 에 스탠바이 완료 신호를 출력한다.

호스트 신호는, 예를 들어, 외부 입력 단자 (83) 의 소정의 핀 사이를 단락 또는 개방함으로써 전환된다. 구체적으로는, 호스트 배터리에서는, 외부 입력 단자 (83) 의 소정의 핀 사이를 단락하는 전용의 커넥터가 외부 입력 단자 (83) 에 장착되고, 타깃 배터리에서는 당해 소정의 핀 사이를 단락하지 않는 통상적인 커넥터가 외부 입력 단자 (83) 에 장착된다.

제어부 (292) 는, 실시형태 1 에 있어서의 제어부 (92) 와 비교하여, 종지 전압 판정부 (191), 복전 판정부 (192) 및 이상 판정부 (193) 대신에, 스탠바이 판정부 (293) 를 구비한다. 제어부 (292) 는, 스탠바이 판정부 (293) 에 의해 스탠바이가 완료했다고 판정되었을 경우, 제어 신호를 온으로 한다.

스탠바이 판정부 (293) 는, 제어 장치 (290) 의 전원 투입 후에 스탠바이가 완료했는지의 여부를 판정하고, 스탠바이가 완료했다고 판정했을 경우, 스탠바이 완료 신호를 출력한다. 구체적으로는, 호스트 배터리의 스탠바이 판정부 (293) 는, 자신의 제어 장치 (290) 의 전원 투입 후에 자기 진단을 실시하고, 자기 진단에 의해 '이상 없음' 이 되었을 경우, 스탠바이가 완료했다고 판정하고 후단의 축전 장치 (102) 에 스탠바이 완료 신호를 출력한다. 한편, 타깃 배터리의 스탠바이 판정부 (293) 도 호스트 배터리의 스탠바이 판정부 (293) 와 동일하게, 스탠바이의 완료를 판정한다. 단, 타깃 배터리의 스탠바이 판정부 (293) 는, 스탠바이가 완료했다고 판정하고, 또한 전단의 축전 장치 (102) 로부터 스탠바이 완료 신호가 입력되었을 경우에, 후단의 축전 장치 (102) 에 스탠바이 완료 신호를 출력한다.

여기서, 자기 진단이란, 예를 들어, 자신의 축전 장치 (102) 의 전원 스위치 (도시 생략) 가 투입됨으로써 기동한 내부의 BMU (Battery Management Unit) 에 의해 실행되는 이상 판정 등의 유무의 진단이다.

또, 호스트 배터리에서는, 제어 장치 (290) 의 전원 투입 후에 스위치 (91) 를 온으로 하는 것이 허가되었을 경우, 외부 입력 신호로서, 스위치 (91) 를 온으로 하는 신호가 입력된다. 요컨대, 호스트 배터리의 외부 출력 단자 (84) 는, 축전 유닛 (40) 의 전원 투입 후에 스위치 (91) 를 온으로 하는 것이 허가되었을 경우, 다른 (후단) 제어 장치 (290) 의 스위치 (91) 를 온으로 하는 외부 출력 신호를 출력한다. 여기서, 「스위치 (91) 를 온으로 하는 것이 허가된다」 란, 자신의 스탠바이 판정부 (293) 에 의해 스탠바이가 완료했다고 판정되고, 또한 다른 (전단) 의 축전 장치 (102) 로부터 스탠바이 완료 신호가 입력되는 것을 가리킨다.

요컨대, 호스트 배터리는, 자신의 스탠바이 판정부 (293) 에 의해 스탠바이가 완료했다고 판정되고, 또한 전단의 축전 장치 (102) 로부터 스탠바이 완료 신호가 입력되었을 경우, 외부 입력 신호에 상관없이 온 신호의 외부 출력 신호를 출력한다.

도 15 는, 본 변형예에 있어서, 각 축전 장치 (102) 의 전원 투입시에 있어서의 축전 장치 (102) 간의 교환을 나타내는 시퀀스도이다. 이와 같은 교환은, 예를 들어, 축전 시스템 (1002) 의 설치시 등에 실시된다. 또한, 이하에서는, 축전 장치 (102B), 축전 장치 (102A) 및 축전 장치 (102C) 의 순서로 전원이 투입된 예를 설명하지만, 전원이 투입되는 순서는 이것에 한정되지 않고, 어떠한 순서이어도 되고, 2 이상의 축전 장치 (102) 의 전원이 동시에 투입되어도 상관없다.

먼저, 전원 투입 전의 상태에서는, 복수의 축전 장치 (102) 의 각각의 스위치 (91) 는 오프로 되어 있다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 축전 장치 (102B) 에 있어서, 예를 들어 사용자가 전원 버튼을 누름으로써 전원이 투입되면 (S201), 자기 진단이 실시되고 (S202), 스탠바이가 완료했다고 판정되면 제어 신호가 온 신호가 된다. 단, 축전 장치 (102B) 에서는, 축전 장치 (102A) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 외부 입력 신호로서 입력되어 있고, 당해 외부 출력 신호는 오프 신호로 되어 있다. 이 때문에, 축전 장치 (1B) 에 있어서, 스위치 (91) 는 오프인 채로 되어 있다.

그 후, 축전 장치 (102A) 에 있어서, 전원이 투입되면 (S211), 자기 진단이 실시되고 (S212), 스탠바이가 완료했다고 판정되면 제어 신호가 온 신호가 된다. 단, 축전 장치 (102A) 에서는, 축전 장치 (102C) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 외부 입력 신호로서 입력되어 있고, 당해 외부 출력 신호는 오프 신호로 되어 있다. 이 때문에, 축전 장치 (102A) 에 있어서, 스위치 (91) 는 오프인 채로 되어 있다.

여기서, 축전 장치 (102A) 는 호스트 배터리이기 때문에, 스탠바이가 완료했다고 판정되면, 후단의 축전 장치 (102B) 에 스탠바이 완료 신호를 출력한다 (S213). 스탠바이 완료 신호가 입력된 축전 장치 (102B) 에서는, 이미 스탠바이의 완료가 판정되어 있고, 전단의 축전 장치 (102A) 로부터 스탠바이 완료 신호가 입력되었기 때문에, 후단의 축전 장치 (102C) 에 스탠바이 완료 신호를 출력한다 (S214).

그 후, 축전 장치 (102C) 에 있어서, 전원이 투입되면 (S221), 자기 진단이 실시되고 (S222), 스탠바이가 완료했다고 판정되면 제어 신호가 온 신호가 된다. 단, 축전 장치 (102C) 에서는, 축전 장치 (102B) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 오프 신호로 되어 있기 때문에, 스위치 (91) 는 오프인 채로 되어 있다.

또, 축전 장치 (102C) 에서는, 스탠바이가 완료했다고 판정되고, 또한 전단의 축전 장치 (102B) 로부터 스탠바이 완료 신호가 입력되어 있기 때문에, 후단의 축전 장치 (102A) 에 스탠바이 완료 신호를 출력한다 (S223). 요컨대, 호스트 배터리인 축전 장치 (102A) 에 스탠바이 완료 신호가 입력된다.

따라서, 축전 장치 (102A) 에서는, 스탠바이가 완료했다고 판정되고, 또한 전단의 축전 장치 (102C) 로부터 스탠바이 완료 신호가 입력되기 때문에, 외부 출력 신호가 온 신호가 된다. 이로써, 모든 축전 장치 (102) 의 각각으로부터 출력되는 외부 출력 신호가 온 신호가 되기 때문에, 각 축전 장치 (102) 의 스위치 (91) 가 연동하여 온이 된다 (S231).

이와 같이, 본 변형예에 관련된 축전 시스템 (1002) 에서는, 복수의 축전 장치 (102) 모두에서 스탠바이가 완료했다고 판정된 후에, 모든 축전 장치 (1) 의 축전 유닛 (40) 에서 연동하여 충전 전류의 공급이 개시된다.

여기서, 일반적으로, 특히 리튬 이온 이차 전지 등의 축전 소자는, 안전성 확보의 관점에서, 충전 상태가 낮은 상태 (예를 들어 5 ％ 정도) 로 출하된다. 또, 일반적으로, 축전 장치에서는, 사용자가 전원 버튼 등을 누름으로써 전원 투입이 실시되기 때문에, 복수의 축전 장치의 전원 투입은, 서로 상이한 타이밍이 될 수 있다. 이러한 점에서, 축전 시스템의 설치시 등에 있어서, 복수의 축전 유닛을 전원 또는 부하에 접속할 때, 다음과 같은 문제가 생길 우려가 있다.

요컨대, 최초로 전원이 투입된 축전 장치의 축전 유닛에서는, 다른 축전 유닛에 공급되어야 할 충전 전류의 합계량에 상당하는 매우 큰 전류 (과전류) 가 흐르게 되어, 과전류에 의한 문제가 발생할 우려가 있다.

이에 대해, 본 변형예에 의하면, 호스트 배터리 (본 변형예에서는 축전 장치 (102A)) 에 있어서 제어 장치 (290) 의 전원 투입 후에 스위치 (91) 를 온으로 하는 것이 허가되었을 경우, 외부 입력 신호로서, 스위치 (91) 를 온으로 하는 신호가 입력된다. 이로써, 충전 또는 방전의 전류 경로의 각각에 형성된 스위치 (91) 가 일제히 온이 되기 때문에, 각 축전 유닛 (40) 이 일제히 전력 계통에 접속된다. 따라서, 메인터넌스시 또는 초기 설정시 등에 있어서의 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

구체적으로는, 호스트 배터리는, 제어 장치 (290) 의 전원 투입 후에 스위치 (91) 를 온으로 하는 것이 허가되었을 경우, 외부 출력 단자 (84) 로부터는, 다른 제어 장치 (290) 의 스위치 (91) 를 온으로 하는 외부 출력 신호가 출력된다.

이로써, 호스트 배터리에 있어서 스위치 (91) 를 온으로 하는 것이 허가될 때까지, 타깃 배터리 (본 변형예에서는 축전 장치 (102B, 102C)) 의 스위치 (91) 는 온으로 되지 않고 대기 상태가 된다. 따라서, 병렬로 접속된 복수의 축전 유닛 (40) 의 각각에 대응하여 본 구성의 제어 장치 (290) 를 형성하고, 하나의 제어 장치 (290) 의 외부 출력 단자 (84) 를 다른 하나의 제어 장치 (290) 의 외부 입력 단자 (83) 에 순차 접속하는 소정의 구성으로 함으로써, 전원 투입 후에 모든 축전 유닛 (40) 이 연동하여 전원 (2000) 또는 부하 (3000) 에 접속되기 때문에, 축전 유닛 (400) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

(실시형태 1 의 변형예 2)

이하, 실시형태 1 의 변형예 2 에 관련된 축전 시스템에 대해 설명한다. 본 변형예에 관련된 축전 시스템은, 축전 장치가 선택적으로 취할 수 있는 모드로서, 통상 모드와 시험 모드를 갖는다.

도 16 은, 본 변형예에 관련된 축전 장치의 동작 모드에 관한 상태 천이도이다.

동 도면에 나타내는 통상 모드 (S1) 는, 상기 실시형태 1 에서 설명한 동작을 실시하는 모드이다. 요컨대, 통상 모드 (S1) 는, 제어 신호 및 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 오프 신호인 경우에 스위치 (91) 가 오프가 되거나, 또는 제어 신호 및 외부 입력 신호 모두 온 신호인 경우에 스위치 (91) 가 온이 되고, 또한 스위치 (91) 가 온이 되는 경우에 외부 출력 신호가 온 신호가 되고, 스위치 (91) 가 오프가 되는 경우에 외부 출력 신호가 오프 신호가 되는 모드이다. 바꾸어 말하면, 복수의 축전 장치의 스위치 (91) 가 연동하여 온 또는 오프가 되는 모드이다.

한편, 시험 모드 (S2) 는, 스위치 (91) 가 온이 되는 모드이고, 다른 축전 장치의 스위치 (91) 가 오프로 되어 있어도, 자신의 축전 장치의 스위치 (91) 가 온이 되는 모드이다.

본 변형예에 관련된 축전 장치는, 예를 들어 사용자로부터 시험 모드 (S2) 로의 천이를 지시하는 모드 천이 커맨드가 입력되었을 경우에, 통상 모드 (S1) 로부터 시험 모드 (S2) 로 천이된다. 시험 모드 (S2) 에서는, 소정 시간 (예를 들어 1 분간) 계속해서, 스위치 (91) 를 온으로 한다. 그 후, 시험 모드 (S2) 에 있어서 소정 시간이 경과하면, 축전 장치는, 시험 모드 (S2) 로부터 통상 모드 (S1) 로 천이된다. 또한, 통상 모드 (S1) 와 시험 모드 (S2) 는 서로 천이되지 않아도 되다. 그 경우, 예를 들어, 전원 투입시에 시험 모드 커맨드가 입력되어 있는 경우에는 시험 모드 (S2), 당해 커맨드가 입력되어 있지 않은 경우에는 통상 모드 (S1) 로 동작한다.

도 17 은, 본 변형예에 관련된 제어 장치 (390) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 동 도면에서는, 축전 유닛 (40) 도 아울러 도시되고, 본 변형예에 관련된 축전 장치 (103) 가 도시되어 있다.

동 도면에 나타내는 제어 장치 (390) 는, 실시형태 1 에 있어서의 제어 장치 (90) 와 비교하여, 제어부 (92) 대신에 제어부 (392) 를 구비하고, 추가로 스위치 (393) 를 구비한다.

제어부 (392) 는, 실시형태 1 에 있어서의 제어부 (92) 와 비교하여, 추가로 시험 모드부 (394) 를 구비한다. 시험 모드부 (394) 는, 자신의 축전 장치 (103) 가 시험 모드 (S2) 가 되었을 경우, 스위치 (91) 를 온으로 하는 온 신호를 출력한다. 요컨대, 본 변형예에서는, 하나 이상의 축전 유닛 (40) 중 어느 것이 시험 모드 (S2) 가 되었을 경우, 당해 시험 모드 (S2) 가 된 각 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치 (91) 가 온이 된다.

이와 같이 구성된 본 변형예에 관련된 축전 장치 (103) 를 구비하는 축전 시스템에 있어서도, 상기 실시형태 1 과 동일한 효과가 발휘된다.

여기서, 일반적으로, 안전성 확보 등의 관점에서, 축전 유닛 (40) 을 수용하는 외장체 (10) (케이싱) 의 외부 접속 단자에는, 충방전시를 제외하고 축전 유닛 (40) 의 전압이 출력되지 않는다. 이 때문에, 축전 유닛 (40) 의 충방전을 실시하기 전에 미리 축전 유닛 (40) 의 전압을 취득하는 것이 곤란하다.

이에 대해, 본 변형예에 의하면, 시험 모드가 된 축전 유닛 (40) 에서는, 스위치 (91) 가 온이 됨으로써, 스위치 (91) 를 통해서 축전 유닛 (40) 에 접속되는 외부 접속 단자 (201) 에 있어서, 축전 유닛 (40) 의 전압을 측정할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 공장 출하시 등에 있어서, 간편하게 축전 유닛 (40) 의 전압을 측정할 수 있다.

또, 본 변형예에 의하면, 시험 모드 (S2) 에 있어서 소정 시간이 경과하면 통상 모드 (S1) 로 천이되기 때문에, 스위치 (91) 가 불필요하게 온이 되는 것에 의한 과방전을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 변형예에서는, 통상 모드를, 실시형태 1 에서 설명한 동작을 실시하는 모드로서 설명하였다. 그러나, 통상 모드는 어떠한 동작을 실시하는 모드이어도 되고, 예를 들어, 실시형태 1 의 변형예 1 에서 설명한 동작 (스탠바이 동작) 을 실시하는 모드이어도 된다.

또, 전원 투입 후의 최초의 모드가 시험 모드이어도 상관없다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 전원 투입 후의 소정 시간, 축전 유닛 (40) 의 전압을 외부 접속 단자 (201) 에서 간편하게 측정할 수 있다.

(실시형태 1 의 변형예 3)

상기 실시형태 1 그리고 그 변형예 1 및 2 에서는, 하나 이상의 축전 유닛 (40) 의 각각에 대해 제어 장치가 형성되어 있는 것으로 하였다. 요컨대, 복수의 축전 장치의 각각이 제어 장치를 구비하는 것으로 하였다. 그러나, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 하나 이상의 축전 유닛 (40) 에 대해 1 개의 제어 장치 (490) 가 형성되어 있어도 상관없다. 요컨대, 제어 장치는, 복수의 축전 장치의 외부 장치로서 형성되어 있어도 상관없다.

도 18 은, 본 변형예에 관련된 축전 시스템 (1004) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (490) 는, 하나 이상의 축전 유닛 (40) 의 각각의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치 (91) 에 제어 신호를 공급하는 제어부 (492) 와, 당해 스위치 (91) 에 외부 입력 신호를 공급하는 외부 입력 단자 (483) 를 구비하고 있어도 상관없다.

이와 같은 구성이어도, 각 스위치 (91) 가 외부 입력 신호에 의해 일제히 오프가 되거나, 또는 외부 입력 신호에 의해 일제히 온이 된다. 이 때문에, 상기 실시형태와 동일하게, 과전류에 의한 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

(실시형태 2)

다음으로, 실시형태 2 에 관련된 축전 시스템의 구성에 대해, 도 19 를 사용하여 설명한다.

도 19 는, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템 (1000a) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.

축전 시스템 (1000a) 은, 도 2 에 나타낸 축전 시스템 (1000) 과 비교하여, 제어 장치 (90) 를 갖는 축전 장치 (1) 대신에 제어 장치 (90a) 를 갖는 축전 장치 (1a) 를 구비한다. 축전 시스템 (1000a) 에서는, 축전 소자 (41) (본 실시형태에서는 복수의 축전 유닛 (40)) 가 병렬로 복수 (본 실시형태에서는 3 개) 형성되어 있다.

제어 장치 (90a) 는, 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성되고, 축전 유닛 (40) 을 구성하는 하나 이상의 축전 소자 (41) 의 충전 또는 방전을 제어한다. 제어 장치 (90a) 는, 당해 전류 경로에 형성된 전류 제한부 (91a) 를 구비하고, 당해 전류 제한부 (91a) 에 의해 전류를 제한함으로써, 복수의 축전 소자 (41) 를 병렬로 접속할 때의 과대한 횡류를 억제할 수 있다. 이하, 본 실시형태에서는, 제어 장치 (90a) 가 당해 횡류로서 프리차지시의 과대한 충전 전류를 억제하는 예에 대해 설명한다.

또, 본 실시형태에서는, 제어 장치 (90a) 는, 추가로 당해 전류 경로에 있어서 전류 제한부 (91a) 와 직렬로 형성된 스위치 (91b) 를 구비한다. 본 실시형태에서는, 제어 장치 (90a) 는, 프리차지 후의 통상 사용시에 있어서, 스위치 (91b) 를 온 및 오프로 함으로써, 축전 유닛 (40) 의 충방전을 제어한다. 요컨대, 본 실시형태에 관련된 제어 장치 (90a) 는, 실시형태 1 에 관련된 제어 장치 (90) 와 비교하여, 추가로 전류 경로에 형성되고, 통과하는 전류를 제한하는 전류 제한부 (91a) 를 구비한다.

다음으로, 제어 장치 (90a) 의 상세한 구성에 대해 설명한다.

도 20 은, 본 실시형태에 관련된 제어 장치 (90a) 의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 도 20 및 도 21 에는, 축전 유닛 (40) 도 아울러 도시되어 있다.

도 20 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (90a) 는, 전류 제한부 (91a) 와, 스위치 (91b) 와, 제어부 (92a) 와, 전류 센서 (94) 와, 외부 입력 단자 (83) 와, 외부 출력 단자 (84) 를 구비한다.

전류 제한부 (91a) 는, 축전 소자 (41) 의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성되고, 통과하는 전류를 제한한다. 본 실시형태에서는, 전류 제한부 (91a) 는, 축전 유닛 (40) 의 충방전 전류 경로로서, 외부 접속 단자 (201) 를 개재하여 전원선 (3) 에 접속되어 있는 전원선 (62) 에 형성되어 있다. 전류 제한부 (91a) 의 구체적인 구성에 대해서는, 도 21 을 사용하여 스위치 (91b) 의 구체적인 구성과 아울러 후술한다.

스위치 (91b) 는, 축전 소자 (41) 의 충전 또는 방전의 전류 경로 (여기서는 전원선 (62)) 에 있어서 전류 제한부 (91a) 와 직렬로 형성되고, 온과 오프가 전환되는 스위치이다. 이 스위치 (91b) 는, 제어 신호 및 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치 (91b) 를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되는 오프 기능, 및 제어 신호 및 외부 입력 신호 모두 당해 스위치 (91b) 를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방을 갖는다. 이 오프 기능 및 온 기능은, 예를 들어, 스위치 (91b) 주변의 회로 구성 (도 21 참조) 에 의해 실현된다. 스위치 (91b) 의 구체적인 구성에 대해서는 도 21 을 사용하여 후술한다.

제어부 (92a) 는, 축전 소자 (41) 의 충전 또는 방전의 전류 경로 (여기서는 전원선 (62)) 의 전압과 상이한 정보로부터 얻어진 당해 전류 경로의 전류량을 사용하여, 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 전류 제한부 (91a) 를 제어한다. 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 제어부 (92a) 는, 전류 경로의 전류량이 소정량을 초과하고 있는지의 여부를 판단하고, 초과하고 있는 경우에 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 당해 소정량 이하가 되도록 제어한다. 본 실시형태에서는, 제어부 (92a) 는, 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 당해 소정량 이하의 정전류가 되도록 제어한다.

여기서, 당해 소정량이란, 미리 정해진 임의의 전류량이고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 축전 장치 (1a) 를 구성하는 회로 소자 등의 정격에 의해 정해지는 정격 전류, 일정 시간 (예를 들어 10 sec) 연속해서 흘러도 안전하게 충방전을 할 수 있는 최대의 전류인 최대 전류, 또는 비교적 단시간 (예를 들어 수십 msec) 이면 안전하게 충방전을 할 수 있는 최대의 전류인 순시 내량 (耐量) 등이다.

또, 정전류의 전류량은, 소정량 이하의 제 1 전류량이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 상기의 정격 전류이다. 또, 제어부 (92a) 가, 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 소정량 이하의 정전류가 되도록 제어하는 기간에 대해서도, 특별히 한정되지 않는다. 단, 축전 장치 (1a) 를 교환했을 때의 프리차지에 필요로 하는 시간의 단축화를 도모하는 관점에서, 당해 기간을 길게 확보하는 것이 바람직하다. 또, 동일한 관점에서, 스위치 (91b) 가 오프로부터 온으로 전환된 후에, 당해 제 1 전류량보다 작은 제 2 전류량을 제 1 전류량으로 끌어올려 정전류를 유지해도 상관없다.

또, 본 실시형태에서는, 제어부 (92a) 는, 추가로 스위치 (91b) 에 제어 신호를 공급한다.

또, 본 실시형태에서는, 제어부 (92a) 는, 다음의 전류 센서 (94) 에 의해 취득된 전류량을 사용하여, 전류 제한부 (91a) 를 제어한다. 또한, 제어부 (92a) 는, 전류 센서 (94) 에 의해 직접적으로 취득된 전류량을 사용하지 않아도 되고, 간접적으로 전류량을 취득해도 상관없다. 예를 들어, 제어부 (92a) 는, 축전 소자 (41) (또는 축전 유닛 (40)) 의 전압값 또는 SOC (State Of Charge : 충전 상태), 및 축전 소자 (41) 등의 저항값 등을 취득 또는 미리 기억하고, 이들 값으로부터 전류량을 산출함으로써 취득해도 상관없다.

전류 센서 (94) 는, 전류 경로를 흐르는 충전 전류 또는 방전 전류를 검출하는 센서이다. 본 실시형태에서는, 전류 센서 (94) 는, 전원선 (62) 에 형성된 비접촉식의 전류 센서로서, 충전 전류 또는 방전 전류의 전류량을 나타내는 전류 신호를 출력하는, 예를 들어 HCT (Hall-effect Current Sensor) 이다. 요컨대, 제어부 (92a) 는, 비접촉식의 전류 센서 (94) 에 의해 얻어진 전류 경로의 전류량을 취득하고, 취득한 전류 경로의 전류량을 사용하여 전류 제한부를 제어한다. 예를 들어, 전류 센서 (94) 가 HCT 인 경우, 제어부 (92a) 는, 전원선 (62) 주위의 자계를 나타내는 정보 (전류 신호) 로부터 당해 전원선 (62) 의 전류량을 취득한다.

또한, 전류 센서 (94) 는, 전류 경로 (본 실시형태에서는 전원선 (62)) 의 전압과 상이한 정보에 의해 당해 전류 경로의 전류량을 나타내는 것이면 되고, 전류 경로의 줄열에 의해 당해 전류량을 나타내는 열전형 전류계, 혹은 션트 (분류기) 에 흐르는 전류량을 사용하여 상기 전류 경로의 전류량을 나타내는 전류계 등의 접촉식의 전류 센서이어도 상관없다.

이와 같은 제어 장치 (90a) 는, 보다 상세하게는, 도 21 에 나타내는 바와 같은 회로 구성에 의해 실현된다. 도 21 은, 본 실시형태에 관련된 제어 장치 (90a) 의 구체적인 회로 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.

도 21 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 제어 장치 (90a) 는, 추가로 대전류가 흐르는 주회로 부품측과의 절연성을 확보하면서 신호를 전달하는 포토커플러 (931 ∼ 935) 와, 포토커플러 (933 ∼ 935) 의 발광 다이오드를 발광시키는 트랜지스터 (941 ∼ 943) 를 구비한다. 또, 제어부 (92a) 는, 스위치 (91b) 에 대해 상기 제어 신호에 더하여 방전 신호와 수전 신호를 공급하는 충방전부 (921) 와, 전류 제한부 (91a) 에 대해 프리차지 신호를 공급하는 프리차지부 (922) 를 구비한다.

여기서, 스위치 (91b) 및 전류 제한부 (91a) 의 구체적인 구성에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는, 스위치 (91b) 및 전류 제한부 (91a) 는, 도 5 에 나타낸 스위치 (91) 와 동일한 구성을 갖는다.

도 21 에 나타내는 바와 같이, 스위치 (91b) 는, 본 실시형태에서는, 방전 전류를 차단 또는 통과시키는 방전 스위치 (911) 와, 충전 전류를 차단 또는 통과시키는 충전 스위치 (912) 를 갖는다. 방전 스위치 (911) 는, n 형의 FET (911a) 와, 당해 FET (911a) 의 소스-드레인간에 방전 전류에 대해 역방향으로 접속된 다이오드 (911b) 를 갖는다. 이 방전 스위치 (911) 는, 제어 신호, 외부 입력 신호 및 방전 신호 중 어느 하나라도 오프 신호인 경우에 오프가 되고, 모두 온 신호인 경우에 온이 된다. 충전 스위치 (912) 는, n 형의 FET (912a) 와, 당해 FET (912a) 의 소스-드레인간에 충전 전류에 대해 역방향으로 접속된 다이오드 (912b) 를 갖는다. 이 충전 스위치 (912) 는, 제어 신호, 외부 입력 신호 및 충전 신호 중 어느 하나라도 오프 신호인 경우에 오프가 되고, 모두 온 신호인 경우에 온이 된다. 또한, '온 신호' 란, 스위치를 온시키는 신호를 가리키고, '오프 신호' 란 스위치를 오프시키는 신호를 가리킨다.

또한, 스위치 (91b) 는, 방전 스위치 (911) 와 충전 스위치 (912) 가 독립적으로 형성되어 있지 않아도 되고, 방전 전류 및 충전 전류 모두 차단 또는 통과할 수 있는, 릴레이 접점 또는 MCCB (Molded Case Circuit Breaker : 배선용 차단기) 에 의해 구성되어 있어도 상관없다.

전류 제한부 (91a) 는, 실시형태에서는, 충전 또는 방전의 전류 경로 (여기서는, 전원선 (62)) 에 형성된 반도체 소자를 갖는다. 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 당해 반도체 소자로서, FET 가 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 전류 제한부 (91a) 는, 충전 스위치 (912) 와 동일하게 구성되고, n 형의 FET (913a) 와, 당해 FET (913a) 의 소스-드레인간에 충전 전류에 대해 역방향으로 접속된 다이오드 (913b) 를 갖는다. 요컨대, 본 실시형태에서는, 전류 제한부 (91a) 는, 온 (도통 상태) 과 오프 (비도통 상태) 가 전환되는 스위치로서 구성될 수 있는 회로 구성을 사용하여, 전류 경로를 통과하는 전류를 제한한다. 또한, FET (911a ∼ 913a) 는, p 형의 FET 이어도 상관없다.

여기서, FET (913a) 는, 충전 전류로서, 프리차지부 (922) 로부터 게이트로 공급된 프리차지 신호에 따른 전류를 통과시킨다. 바꾸어 말하면, FET (913a) 는, 전원선 (62) 을 통과하는 전류를, 당해 프리차지 신호에 따른 전류로 제한할 수 있다.

도 22 는, 전류 제한부 (91a) 에 사용되는 FET (913a) 의 특성의 일례를 나타내는 그래프이다. 구체적으로는, 동 도면에는, 프리차지 신호에 의해 결정되는 FET (913a) 의 게이트-소스간 전압 (Vgs) 에 대한 FET (913a) 의 드레인 전류 (Id) (즉 충전 전류) 가 나타나 있다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, FET (913a) 는, Vgs 가 임계값 전압 (Vt) 이상인 포화 영역에서는, 당해 Vgs 가 상승해도 큰 변화는 볼 수 없는 (포화된) 충전 전류를 통과시킨다. 한편, FET (913a) 는, Vgs 가 임계값 전압 (Vt) 미만인 리니어 영역에서는, 당해 Vgs 에 따라 대수 표기로 리니어 (선형) 로 변화하는 충전 전류를 통과시킨다.

즉, 프리차지부 (922) 는, FET (913a) 를 리니어 영역에서 동작시킴으로써, FET (913a) 가 흘리는 충전 전류를 소정량 이하로 제어할 수 있다. 요컨대, 제어부 (92a) 는, 반도체 소자 (여기서는 FET (913a)) 를 리니어 영역에서 동작시킴으로써, 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 제어한다.

또한, 전류 제한부 (91a) 가 갖는 반도체 소자는, 도 22 에 나타내는 바와 같은 특성을 가지고 있으면 되고, FET 에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반도체 소자로서, 바이폴러 트랜지스터, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor : 절연 게이트 바이폴러 트랜지스터) 등을 사용해도 상관없다.

다음으로, 이와 같은 제어를 실시하는 프리차지부 (922) 의 구체적인 구성에 대해, 도 23 을 사용하여 설명한다. 도 23 은, 본 실시형태에 관련된 프리차지부 (922) 의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 프리차지부 (922) 는, 예를 들어, 기준 전압 생성부 (925) 와, IV 변환기 (926) 와, 비교부 (927) 와, 구동부 (928) 를 구비하고, 전류 센서 (94) 로부터의 전류 신호에 따른 전압 신호인 프리차지 신호를 출력한다.

기준 전압 생성부 (925) 는, 프리차지부 (922) 에 있어서, 전원선 (62) 의 전류량이 소정량을 초과하고 있는지의 여부를 판단하는 기준이 되는 기준 전압을 생성한다. 기준 전압 생성부 (925) 는, 당해 기준 전압으로서, 예를 들어, 전류 경로 (여기서는 전원선 (62)) 를 통과하는 전류가 소정량인 경우에 있어서의, 전류 센서 (94) 로부터의 전류에 대응하는 전압을 생성한다. 이 기준 전압 생성부 (925) 는, 예를 들어, 제어부 (92a) 의 전원을 저항 분압함으로써, 당해 전류 신호에 대응하는 전압을 생성한다.

IV 변환기 (926) 는, 전류 센서 (94) 로부터의 전류 신호를 IV 변환 (전류 전압 변환) 함으로써, 전류 신호에 따른 전압 신호를 생성한다. 요컨대, 전류 신호가 변동되었을 경우, 전압 신호도 동일하게 변동된다.

비교부 (927) 는, 기준 전압 생성부 (925) 에서 생성된 기준 전압과 IV 변환기 (926) 에서 생성된 전압 신호를 비교하여, 당해 기준 전압과 당해 전압 신호의 차분 전압에 따른 전압 신호를 생성한다. 예를 들어, 비교부 (927) 는, 전압 신호로부터 기준 전압을 감산한 차분이 0 보다 큰 경우에, 당해 차분이 클수록 절대값이 커지는 정의 전압을 출력한다. 한편, 비교부 (927) 는, 당해 차분이 0 이하인 경우에, 당해 차분이 클수록 절대값이 작아지는 부의 전압을 출력한다.

구동부 (928) 는, 비교부 (927) 로부터 출력된 전압 신호를 구동 능력이 큰 전압 신호로 변환함으로써, 전류 제한부 (91a) 를 제어하는 프리차지 신호를 생성한다. 예를 들어, 구동부 (928) 는, 대전류가 흐르는 전류 제한부 (91a) 와의 절연성을 확보하면서 신호를 전달하는 포토커플러와, 비교부 (927) 로부터 출력된 전압 신호를 증폭시켜 당해 포토커플러의 발광 다이오드를 발광시키는 트랜지스터를 갖는다.

이와 같이 구성된 프리차지부 (922) 는, 예를 들어, 전원선 (62) 을 통과하는 전류가 소정량을 초과하고 있는 경우에, 프리차지 신호의 전압을 저하시킴으로써, 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 제어할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시형태에서는, 프리차지부 (922) 는, 당해 경우에, 프리차지 신호의 전압을 저하시켜 FET (913a) 를 리니어 영역에서 동작시킴으로써, 당해 전류를 소정량 이하로 할 수 있다.

또, 프리차지부 (922) 는, 전류 센서 (94) 로부터의 전류 신호의 변동에 따라 프리차지 신호의 전압을 변동시킬 수 있다. 요컨대, 프리차지부 (922) 는, 전원선 (62) 을 통과하는 전류를 피드백 제어에 의해 조정할 수 있다. 이 때문에, 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 소정량 이하의 정전류가 되도록 제어할 수 있다.

이와 같이 구성된 제어 장치 (90a) 는 이하와 같이 동작한다.

이하에서는, 축전 소자 (41) (본 실시형태에서는 복수의 축전 유닛 (40)) 가 병렬로 복수 (본 실시형태에서는 3 개) 접속된 축전 시스템 (1000a) 에 있어서, 축전 소자 (41) 가 교환 또는 증설되는 경우에 있어서의, 제어 장치 (90a) 의 동작 (제어 방법) 에 대해 설명한다.

또, 이하에서는, 제어 장치 (90a) 의 동작에 대해, 복수의 축전 유닛 (40) 중 1 개의 축전 유닛 (40) (축전 장치 (1aC) 의 축전 유닛 (40)) 이 교환되는 경우를 예로 설명한다. 그러나, 교환되는 축전 유닛 (40) 의 개수는 모든 축전 유닛 (40) 의 개수보다 적으면 되고, 2 개이어도 상관없다. 또, 축전 유닛 (40) 이 증설되는 경우에 대해서도, 교환되는 경우와 동일하게 동작한다.

또, 본 실시형태에서는, 축전 유닛 (40) 이 교환될 때에는, 당해 축전 유닛 (40) 을 포함하는 축전 장치 (1a) 전체가 교환되는 것으로 한다. 요컨대, 이하에서 설명하는 제어 장치 (90a) 의 동작은, 교환된 축전 장치 (1a) 의 제어 장치 (90a) 에 있어서 실행된다. 또, 본 실시형태에서는, 축전 유닛 (40) 이 교환될 때에는, 축전 시스템 (1000a) 전체로서는 충방전을 실시하지 않는 것으로 한다. 요컨대, 예를 들어, 축전 시스템 (1000a) 과 전원 (2000) 사이의 MCCB (도시 생략) 및 축전 시스템 (1000a) 과 부하 (3000) 사이의 MCCB (도시 생략) 가 오프로 되어 있는 것으로 한다.

이하, 제어 장치 (90a) 의 동작에 대해, 도 24 ∼ 도 30 을 사용하여 설명한다.

도 24 는, 실시형태에 관련된 제어 장치 (90a) 의 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 구체적으로는, 동 도면에는, 교환된 축전 장치 (1a) 의 제어 장치 (90a) 의 동작의 일례가 나타나 있다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 먼저, 교환된 축전 장치 (1a) (여기서는, 축전 장치 (1aC)) 의 제어 장치 (90a) 는, 자신의 축전 유닛 (40) 에 프리차지가 필요한지의 여부를 판정한다 (S60). 예를 들어, 제어 장치 (90a) 는, 계측 기판 (81) (도 3 참조) 등을 개재하여, 외부 접속 단자 (201) 의 전압 (Vterm), 및 축전 유닛 (40) 의 전압 (Vcell) 을 취득한다. 그리고, 이들의 차분 전압 ｜Vterm - Vcell｜ 이 설정값보다 큰 경우에, 프리차지가 필요 (S60 에서 예) 한 것으로 판단한다. 한편, 제어 장치 (90a) 는, 차분 전압 ｜Vterm - Vcell｜ 이 설정값 이하인 경우에, 프리차지가 필요하지 않은 (S60 에서 아니오) 것으로 판단한다.

여기서, 당해 설정값이란, 미리 정해진 임의의 전압이고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 축전 소자 (41) 에 문제가 일어날 수 있는 최소의 횡류가 흘렀을 경우의, 외부 접속 단자 (201) 의 전압과 축전 유닛 (40) 의 전압의 차분 전압이다.

도 25 는, 축전 장치 (1aC) 가 교환되었을 때의 축전 시스템 (1000a) 의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 축전 장치 (1aC) 가 교환되었을 때에는, 당해 축전 장치 (1aC) 의 스위치 (91b) 는 오프로 되어 있다. 또, 다른 축전 장치 (1aA, 1aB) 의 스위치 (91b) 는 온으로 되어 있다.

여기서, 일반적으로, 리튬 이온 이차 전지에서는, 안전성 확보의 관점에서, SOC 가 낮은 상태 (예를 들어 5 ％ 정도) 에서 출하된다. 한편, 교환되지 않고 사용되고 있는 (통상 사용시에 있어서의) 다른 축전 장치에서는, SOC 가 높은 상태 (예를 들어 100 ％ 정도) 로 되어 있다.

따라서, 교환된 축전 장치 (1aC) 의 축전 유닛 (40) 의 전압 ｜Vcell｜ 이 작은 데에 반해, 교환되지 않는 다른 축전 장치 (1aA, 1aB) 의 축전 유닛 (40) 의 전압 ｜Vcell｜ 은 크게 된다. 여기서, 축전 장치 (1aA, 1aB) 에서는 스위치 (91b) 가 온으로 되어 있기 때문에, 축전 장치 (1aA, 1aB) 의 전압 ｜Vterm｜ 은 당해 축전 장치 (1aA, 1aB) 의 전압 ｜Vcell｜ 과 동등해진다. 따라서, 축전 장치 (1aA, 1aB) 와 병렬로 접속된 축전 장치 (1aC) 의 전압 ｜Vterm｜ 은, 축전 장치 (1aA, 1aB) 의 전압 ｜Vcell｜ 과 동등해진다. 따라서, 축전 장치 (1aC) 에서는, ｜Vterm - Vcell｜ > 설정값이 되기 때문에, 프리차지가 필요한 것으로 판정된다.

프리차지가 필요한 것으로 판정되었을 경우 (S60 에서 예), 제어 장치 (90a) 는 프리차지 동작을 실시한다 (S70). 한편, 프리차지가 필요하지 않은 것으로 판정되었을 경우 (S60 에서 아니오), 제어 장치 (90a) 는 프리차지 동작을 하지 않고, 충방전 동작을 실시한다 (S80).

여기서, 제어 장치 (90a) 의 프리차지 동작 (S70) 에 대해, 구체적으로 설명한다. 또한, 제어 장치 (90a) 의 충방전 동작 (S80) 에 대해서는 후술한다.

도 26 은, 도 24 의 프리차지 동작 (S70) 의 구체예를 나타내는 플로우 차트이다. 구체적으로는, 동 도면에는, 프리차지 동작 (S70) 에 있어서의 제어 장치 (90a) 의 동작의 일례가 나타나 있다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 먼저, 축전 장치 (1aC) 의 제어 장치 (90a) 는, 스위치 (91b) 를 온으로 한다 (S71).

도 27 은, 본 실시형태에 있어서, 프리차지 중의 축전 시스템 (1000a) 의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 구체적으로는, 동 도면에는, 교환된 축전 장치 (1aC) 의 스위치 (91b) 가 오프에서 온으로 되었을 때의 축전 시스템 (1000a) 의 상태가 모식적으로 나타나 있다.

또한, 동 도면에서는, 직감적인 이해를 용이하게 하기 위해, 횡류 (충전 전류) 가 흐르는 방향으로서, 제어 장치 (90a) 가 축전 유닛 (40) 의 정의 전원선 (61) 에 형성되어 있는 경우의 전류의 흐름이 나타나 있다. 이 때문에, 동 도면에서는, 도 21 과 비교하여, 충전 전류가 흐르는 방향이 반대 방향으로 되어 있다. 이후의 동일한 모식도에 있어서도 동일하게, 도 21 과 비교하여 방전 전류가 흐르는 방향이 반대 방향으로 되어 있다.

도 27 에 나타내는 바와 같이, 축전 장치 (1aC) 의 스위치 (91b) 가 온이 됨으로써, 다른 축전 장치 (1aA, 1aB) 로부터 당해 축전 장치 (1aC) 로 횡류 (충전 전류) 가 흘러들게 된다.

이 때, 제어 장치 (90a) 는, 축전 소자 (41) 의 충전 또는 방전의 전류 경로 (여기서는 전원선 (62)) 의 전압과 상이한 정보로부터 얻어진 당해 전류 경로의 전류량을 취득한다 (S72). 구체적으로는, 전류 센서 (94) 로부터 출력된 전류 신호에 의해, 당해 전류 경로의 전류량을 취득한다.

그리고, 제어 장치 (90a) 는, 취득된 전류량을 사용하여, 당해 전류 경로를 통과하는 전류를 소정량 이하로 제한한다. 구체적으로는, 제어 장치 (90a) 는, 당해 전류 경로 (여기서는 전원선 (62)) 의 전류량이 소정량을 초과하고 있는지의 여부를 판단한다 (S73). 요컨대, 제어 장치 (90a) 는, 자신의 축전 장치 (1aC) 에 흘러들어오는 횡류가 소정값을 초과하고 있는지의 여부를 판단한다. 그 결과, 전류량이 소정량을 초과하고 있다고 판단했을 경우 (S73 에서 예), 당해 전류를 소정량 이하로 제한한다 (S74). 구체적으로는, 당해 전류가 소정량 이하가 되도록, 프리차지 신호의 전압을 FET (913a) 의 Vgs 가 Vt 미만이 되도록 함으로써, FET (913a) 를 리니어 영역에서 동작시킨다. 한편, 전류량이 소정량 이하인 경우 (S73 에서 아니오), 제어 장치 (90a) 는 전류를 제한하지 않고 (S75) 통과시킨다. 구체적으로는, 프리차지 신호의 전압을 FET 의 Vgs 가 Vt 이상이 되도록 함으로써, FET (913a) 를 포화 영역에서 동작시킨다. 요컨대, FET (913a) 를 온 (도통 상태) 으로 한다.

이와 같은 스텝 S22 ∼ 스텝 S25 의 처리를 프리차지가 완료했다고 판단할 때 (S76 에서 예) 까지 반복한다. 구체적으로는, ｜Vterm - Vcell｜ > 설정값인 경우, 프리차지가 완료하지 않은 (S76 에서 아니오) 것으로 판단하고, 스텝 S72 로 되돌아간다. 한편, ｜Vterm - Vcell｜ ≤ 설정값인 경우, 프리차지가 완료한 (S76 에서 예) 것으로 판단하고, 프리차지 동작을 완료한다.

도 28 은, 본 실시형태에 있어서, 프리차지 완료시의 축전 시스템 (1000a) 의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 구체적으로는, 동 도면에는, 교환된 축전 장치 (1aC) 의 프리차지가 완료했을 때의 축전 시스템 (1000a) 의 상태가 모식적으로 나타나 있다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 프리차지가 완료하면, 횡류가 정지되고, 병렬로 접속된 축전 유닛 (40) 의 SOC 는 균일화 (예를 들어 α ％) 된다.

이와 같은 프리차지 동작에 의해, 복수의 축전 소자 (41) (여기서는 복수의 축전 유닛 (40)) 를 병렬로 접속할 때의 과대한 횡류를 억제할 수 있다.

다음으로, 제어 장치 (90a) 의 충방전 동작 (도 24 의 S80) 에 대해 설명한다.

여기서, 본 실시형태에서는, 충방전 동작시에는, 축전 시스템 (1000a) 전체로서는 충방전 가능한 상태로 되어 있는 것으로 한다. 요컨대, 예를 들어, 축전 시스템 (1000a) 과 전원 (2000) 사이의 MCCB (도시 생략) 및 축전 시스템 (1000a) 과 부하 (3000) 사이의 MCCB (도시 생략) 가 온으로 되어 있는 것으로 한다. 이로써, 예를 들어, 전원 (2000) 의 정전시에 있어서, 축전 시스템 (1000a) 은 부하 (3000) 에 전력을 공급할 수 있다.

또, 전류 제한부 (91a) 는, 오프 (비도통 상태) 로 되어 있지 않으면 되고, 온 (도통 상태) 으로 되어 있어도 상관없다. 구체적으로는, 전류 제한부 (91a) 는, FET (913a) 가 리니어 영역에서 동작함으로써 전류량을 소정량 이하로 제한하고 있어도 상관없고, FET (913a) 가 포화 영역에서 동작함으로써 온으로 되어 있어도 상관없다. 단, 충전 전류 또는 방전 전류의 증대를 도모하는 관점에서, 온으로 되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 충방전 동작 (도 24 의 S80) 에 있어서, 제어 장치 (90a) 는, 전류 제한부 (91a) 를 온으로 하면서, 도 6a 및 도 6b 에 나타낸 각 처리 (S10 ∼ S30) 를 실시한다.

이와 같은 충방전 동작 (S30) 에 의해, 예를 들어, 다음과 같은 효과가 발휘된다. 이하, 전원 (2000) (전원 계통) 의 정전시에 있어서, 축전 시스템 (1000a) 이 발휘하는 효과에 대해 설명한다.

도 29 및 도 30 은, 본 실시형태에 있어서, 정전시의 축전 시스템 (1000a) 의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 29 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템 (1000a) 은, 도 7 에 나타낸 축전 시스템 (1000) 과 동일하게, 전원 (2000) 이 정전되면, 부하 (3000) 에 전력을 공급한다. 요컨대, 축전 시스템 (1000a) 은, 전원 (2000) 의 정전시에 전력의 백업을 실시한다. 이 때, 복수의 축전 장치 (1a) 의 각각의 스위치 (91b) 는 온으로 되어 있기 때문에, 병렬로 접속된 복수의 축전 유닛 (40) 의 각각으로부터 부하 (3000) 로 방전 전류가 흐르게 된다.

그 후, 부하 (3000) 로의 전력 공급이 계속되면, 도 30 에 나타내는 바와 같이, 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 종지 전압 이하가 되는 축전 장치 (1) (여기서는 축전 장치 (1aB)) 가 나타난다. 이 때, 당해 축전 장치 (1aB) 의 제어 장치 (90a) 에서는, 스위치 (91b) 가 오프로 됨과 함께, 외부 출력 신호로서 오프 신호가 출력된다.

이로써, 외부 입력 신호로서 축전 장치 (1aB) 의 제어 장치 (90) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 입력되는 축전 장치 (1aC) 의 제어 장치 (90a) 에서는, 스위치 (91b) 가 오프가 된다. 또한 축전 장치 (1C) 의 제어 장치 (90a) 에서는, 외부 출력 신호로서 오프 신호가 출력된다.

이로써, 축전 장치 (1aC) 로부터 출력된 외부 출력 신호가 입력되는 축전 장치 (1aA) 에 있어서도, 스위치 (91b) 가 오프가 되고, 외부 출력 신호로서 오프 신호가 출력된다.

따라서, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템 (1000a) 이어도, 실시형태 1 에 관련된 축전 시스템 (1000) 과 동일하게, 복수의 축전 장치 (1a) 중 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 종지 전압 이하가 되는 축전 장치 (1a) 가 하나라도 있으면, 모든 축전 장치 (1a) 의 축전 유닛 (40) 으로부터의 방전 전류가 연동하여 정지된다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 실시형태 1 과 동일하게, 축전 유닛 (40) 의 전압이 방전 종지 전압 이하가 되는 축전 장치 (1a) 가 있으면, 모든 축전 장치 (1a) 로부터의 방전 전류가 연동하여 정지된다.

또한, 각 제어 장치 (90a) 는, 자신의 축전 장치 (1a) 에 접속되는 전력 계통이 복전했을 경우, 외부 출력 신호를 온 신호 또는 오프 신호로 해도 상관없다. 이로써, 축전 시스템 (1000a) 의 스위치 (91b) 가 복전시에 일제히 온 또는 일제히 오프가 되기 때문에, 각 축전 유닛 (40) 이 일제히 전력 계통에 접속되거나, 또는 일제히 전력 계통으로부터 분리된다. 따라서, 복전시에 있어서의 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

여기서, 제어부 (92a) 는, 축전 시스템 (1000a) 의 스위치 (91b) 가 일제히 온 또는 일제히 오프가 될 때 (예를 들어, 방전 전류의 연동 정지시, 전력 계통의 복전시 등) 에 있어서도, 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 전류 제한부 (91a) 를 제어해도 상관없다. 요컨대, 제어 장치 (90a) 는, 축전 시스템 (1000a) 의 스위치 (91b) 가 일제히 온 또는 일제히 오프가 되는 타이밍에서, 도 24 에 나타내는 동작을 실시해도 상관없다.

예를 들어, 축전 장치 (1a) 의 제어 장치 (90a) 는, 자신의 스위치 (91b) 가 온이 되는 타이밍 (상세하게는 온으로 하기 직전) 에서, 자신의 축전 유닛 (40) 에 프리차지가 필요한지의 여부를 판정한다 (S60). 그리고, 프리차지가 필요한 것으로 판단했을 경우 (S60 에서 예), 스위치 (91b) 를 온으로 하여 프리차지 동작을 실시한 후 (S70 후) 에, 충방전 동작을 실시한다 (S80). 한편, 당해 제어 장치 (90a) 는, 상기 타이밍에서 프리차지가 필요하지 않은 것으로 판단했을 경우 (S60 에서 아니오), 프리차지 동작을 실시하지 않고, 스위치 (91b) 를 온으로 하여 충방전 동작을 실시한다 (S80).

이로써, 축전 시스템 (1000a) 의 스위치 (91b) 가 일제히 온 또는 일제히 오프가 될 때, 과전류를 억제하면서, 횡류를 억제할 수 있다.

또한, 프리차지가 필요한지의 여부를 판정하는 기준은, 전압 (상기 설명에서는, 차분 전압 ｜Vterm - Vcell｜) 에 한정되지 않고, 예를 들어 전류이어도 상관없다. 예를 들어, 축전 장치 (1a) 의 제어 장치 (90a) 는, 자신의 스위치 (91b) 가 온이 되는 타이밍 (상세하게는 온으로 한 직후) 에서, 전류 경로 (여기서는 전원선 (62)) 의 전류량이 소정량을 초과하고 있는 경우에 프리차지가 필요한 것으로 판정하고, 초과하지 않은 경우에 프리차지가 필요하지 않은 것으로 판정해도 상관없다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 전류 경로 (본 실시형태에서는 전원선 (62)) 에 형성된 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 제어한다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 당해 전류 경로와 병렬로, 예를 들어 프리차지용의 저항을 갖는 바이패스 회로를 형성하지 않고, 과대한 횡류를 억제할 수 있다. 따라서, 간이한 구성으로, 복수의 축전 소자를 병렬로 접속할 때에 과대한 횡류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 비접촉식의 전류 센서 (94) 를 사용함으로써, 전류 경로를 흐르는 전류의 로스를 억제하면서, 당해 전류 경로의 전류량을 취득할 수 있다. 이 때문에, 축전 소자 (41) 의 고출력화를 도모할 수 있다. 또, 비접촉식의 전류 센서 (94) 를 사용함으로써, 대전류가 흐르는 주회로와 소전류가 흐르는 주변 회로의 절연을 확보할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 제어부 (92a) 가 당해 전류 경로의 전류량이 소정값을 초과하고 있는지의 여부를 판단하고, 초과하고 있는 경우에 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 제어한다. 이로써, 전류 제한부 (91a) 에 의한 과잉인 전류 제한을 억제할 수 있다. 따라서, 병렬로 접속된 축전 소자 (41) 끼리의 전압의 균일화에 필요로 하는 시간 (프리차지에 필요로 하는 시간) 의 단축화가 도모된다.

또, 본 실시형태에서는, 당해 전류 경로에 있어서 전류 제한부 (91a) 와 직렬로 형성된 스위치 (91b) 를 구비함으로써, 과충전 보호 또는 과방전 보호의 용장 설계가 도모된다. 요컨대, 축전 소자 (41) 의 안전성을 확보하는 구성을 용장 구성으로 할 수 있다. 이와 같은 용장 구성은, 출하시의 SOC 가 높은 (예를 들어 약 100 ％) 납전지 등과 비교하여 출하시의 SOC 가 낮은 (예를 들어 약 5 ％) 리튬 이온 이차 전지 등이 축전 소자 (41) 로서 사용되는 경우에, 안전성 확보의 관점에서 특히 유효하다.

또, 본 실시형태에서는, 전류 제한부 (91a) 를 충전 스위치 (912) 와 동일한 구성으로 하였다. 요컨대, 전류 제한부 (91a) 는, 충전 전류 및 방전 전류 중 충전 전류를 차단 혹은 통과, 또는 제한한다. 축전 소자 (41) 에서는, 과방전보다 과방전쪽이 보다 큰 문제가 생기기 쉽다. 이 때문에, 전류 제한부 (91a) 를, 충전 전류를 차단 등을 할 수 있는 구성으로 함으로써, 큰 문제가 생기기 쉬운 과충전 보호에 대해 용장인 구성으로 할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 제어부 (92a) 가 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 정전류가 되도록 제어함으로써, 예를 들어 프리차지에 필요로 하는 시간의 단축화가 도모된다. 구체적으로는, 병렬로 접속된 축전 소자 (41) (본 실시형태에서는 축전 유닛 (40)) 끼리에 흐르는 횡류는, 축전 소자 (41) 끼리의 전압이 균일화됨에 따라 점차 작아진다. 이 때문에, 예를 들어 프리차지되어 있는 축전 소자 (41) (본 실시형태에서는, 축전 장치 (1aC) 의 축전 소자 (41)) 에 있어서의 전압 변화는 점차 둔해진다. 이에 대해, 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 정전류가 되도록 제어함으로써, 당해 프리차지되어 있는 축전 소자 (41) 에 있어서의 전압 변화를 프리차지 완료까지 일정하게 할 수 있다. 이 때문에, 프리차지에 필요로 하는 시간의 단축화가 도모된다.

또, 본 실시형태에서는, 반도체 소자 (본 실시형태에서는 FET (913a)) 를 리니어 영역에서 동작시킴으로써, 당해 전류가 소정량 이하가 되도록 제어하기 때문에, 예를 들어, 프리차지용 전용의 저항을 형성할 필요가 없다. 이로써, 구성의 간소화가 도모된다.

특히, 본 실시형태에서는, 스위치 (91b) 도 전류 제한부 (91a) 와 동일하게, 반도체 소자 (본 실시형태에서는 FET (911a, 912a)) 를 갖고, 당해 반도체 소자가 포화 영역에서 동작함으로써 온이 되고, 당해 반도체 소자가 차단 영역에서 동작함으로써 오프가 된다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에서는, 반도체 소자에 의해 구성된 대략 동일한 구성을, 포화 영역 및 차단 영역에서 동작시킴으로써 스위치 (91b) 로서 사용하고, 리니어 영역에서 동작시킴으로써 전류 제한부 (91a) 로서 사용하고 있다. 이 때문에, 프리차지용 전용의 구성을 사용하지 않고, 과대한 횡류를 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 당해 반도체 소자로서 FET (본 실시형태에서는 FET (913a)) 를 사용함으로써, 간이한 구성으로 과대한 횡류를 억제할 수 있다. 구체적으로는, FET 는 전압 제어형 소자이기 때문에, 바이폴러 트랜지스터 등의 전류 제어형과 비교하여, 제어측의 회로 구성을 간소화할 수 있다. 또, 동일한 이유에서, 작은 구동 전류로 당해 전류 경로를 통과하는 전류를 제한할 수 있다. 따라서, 제어 장치 (90a) 의 저소비 전력화가 도모된다.

(실시형태 2 의 변형예)

또, 제어부는, 추가로 전류 제한부 (91a) 의 온도가 소정 온도를 초과하고 있는 경우, 스위치 (91b) 를 오프로 해도 상관없다.

도 31 은, 실시형태 2 의 변형예에 관련된 제어 장치 (190a) 의 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 또한, 동 도면에는, 축전 유닛 (40) 도 아울러 도시되어 있다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 본 변형예에 관련된 축전 장치 (101a) 는, 상기 실시형태 2 와 비교하여, 제어 장치 (90a) 대신에 제어 장치 (190a) 를 구비한다. 이 제어 장치 (190a) 는, 상기 실시형태 2 와 비교하여, 제어부 (92a) 대신에 제어부 (192a) 를 구비하고, 추가로 온도 센서 (195) 를 구비한다.

여기서, 제어부 (192a) 에 의한 전류 제한부 (91a) 의 제어가 어떠한 이상에 의해 정상적으로 실시되지 않는 경우, 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 전류 제한부 (91a) 는, 예를 들어, FET (913a) 의 내량을 초과하여 전류가 흘렀을 경우, 당해 FET (913a) 가 파괴될 우려가 있다. 이 경우, 전류 제한부 (91a) 가 전류를 제한하는 것이 곤란해지기 때문에, 축전 유닛 (40) 에 과대한 횡류가 흐르게 되어, 축전 소자 (41) 의 열화 등의 문제가 생길 우려가 있다.

발명자들은, 이와 같이 전류 제한부 (91a) 에 의한 전류의 제한이 곤란한 경우, 당해 전류 제한부 (91a) 가 통상보다 발열하는 것에 주목하여, 본 변형예에 관련된 제어 장치 (190a) 의 착상을 얻었다.

즉, 본 변형예에서는, 제어부 (192a) 는, 전류 제한부 (91a) 의 온도가 소정 온도를 초과하고 있는 경우, 스위치 (91b) 를 오프로 한다. 이로써, 전류 제한부 (91a) 에 이상이 생겼을 경우에 횡류를 차단할 수 있기 때문에, 안전성을 확보할 수 있다. 여기서, 소정 온도란, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 FET (913a) 가 파괴되는 최소의 전류를 흘렸을 경우의 FET (913a) 의 온도이다.

본 변형예에서는, 제어부 (192a) 는, 다음의 온도 센서 (195) 에 의해 취득된 온도를 나타내는 정보를 사용하여, 전류 제한부 (91a) 를 제어한다.

온도 센서 (195) 는, 전류 제한부 (91a) 의 온도를 검출하는 센서이다. 본 변형예에서는, 온도 센서 (195) 는, FET (913a) 가 실장된 주회로 기판 (82) (도 3 참조) 의 FET (913a) 근방에 형성된, 예를 들어 서미스터이다.

이와 같이 구성된 제어 장치 (190a) 는, 이하와 같이 동작한다.

도 32 는, 본 변형예에 관련된 제어 장치 (190a) 의 동작을 나타내는 플로우 차트이다. 구체적으로는, 동 도면에는, 프리차지 동작 (S170) 에 있어서의 제어 장치 (190a) 의 동작의 일례가 나타나 있다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 변형예에 있어서의 프리차지 동작 (S170) 은, 상기 실시형태 2 에 있어서의 프리차지 동작 (도 26 참조 : S70) 과 비교하여 거의 동일하지만, 추가로 온도 판정 처리 (S121) 와, 스위치 (91b) 를 오프로 하는 처리 (S122) 를 포함한다.

구체적으로는, 제어 장치 (190a) 는, 스텝 S74 및 스텝 S75 후의 온도 판정 처리 (S171) 에 있어서, 전류 제한부 (91a) 의 온도가 소정 온도를 초과하고 있는지의 여부를 판정한다. 그리고, 전류 제한부 (91a) 의 온도가 소정 온도를 초과하지 않는 경우 (S171 에서 아니오), 스텝 S76 으로 이행한다. 한편, 전류 제한부 (91a) 의 온도가 소정 온도를 초과하고 있는 경우 (S171 에서 예), 스위치를 오프로 하고 (S172), 프리차지 동작을 완료한다.

이상과 같은 본 변형예에 관련된 제어 장치 (190a) 에 있어서도, 상기 실시형태 2 와 동일한 효과가 발휘된다. 즉, 간이한 구성으로, 복수의 축전 소자 (41) (본 변형예에서는 복수의 축전 유닛 (40)) 를 병렬로 접속할 때에 과대한 횡류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.

또, 본 변형예에서는, 전류 제한부 (91a) 의 온도가 소정 온도를 초과하고 있는 경우에 스위치 (91b) 를 오프로 함으로써, 예를 들어 전류 제한부 (91a) 에 이상이 생겼을 경우에도 횡류를 차단할 수 있다. 따라서, 안전성을 더욱 확보할 수 있다.

(그 밖의 실시형태)

이상, 본 발명의 실시형태에 관련된 축전 시스템에 대해 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시형태 및 변형예에 한정되는 것은 아니다. 요컨대, 이번에 개시된 실시형태 및 변형예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구범위에 의해 나타내고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 또, 상기 실시형태 및 변형예에 포함되는 구성 요소를 임의로 조합하여 구축되는 형태도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

또, 예를 들어, 상기 설명에서는, 각각이 제어 장치를 구비하는 복수의 축전 장치에 의해 구성되는 축전 시스템에 대해 설명했지만, 제어 장치, 혹은 제어 장치와 이에 의해 충전 또는 방전이 제어되는 축전 유닛을 구비하는 축전 장치도, 본 발명의 범위 내에 포함된다. 이와 같은 구성에 있어서, 축전 유닛 및 제어 장치의 쌍방이 이동체에 탑재되어도 상관없고, 어느 일방만이 이동체에 탑재되어도 상관없다. 또, 각각이 제어 장치를 구비하는 복수의 축전 장치에 의해 구성되는 축전 시스템에 있어서, 일부의 축전 장치만이 이동체에 탑재되어도 상관없다.

또, 다음과 같은 축전 장치도 본 발명의 범위 내에 포함된다. 즉, 축전 장치는, 축전 소자 (41) 를 구비하는 축전 유닛 (40) 과, 상기 축전 유닛 (40) 의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치와, 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부와, 스위치에 외부 입력 신호를 공급하는 외부 입력 단자를 구비한다. 여기서, 스위치는, 제어 신호 및 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되는 오프 기능, 및 제어 신호 및 외부 입력 신호 모두 당해 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방을 갖는다. 이와 같은 축전 장치는, 예를 들어 이동체에 탑재된다.

또, 예를 들어, 상기 실시형태 1 및 그 변형예에서는, 스위치는, 제어 신호 및 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되는 오프 기능, 및 제어 신호 및 외부 입력 신호 모두 당해 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되는 온 기능의 양방을 갖는 것으로서 설명하였다. 그러나, 스위치는, 당해 오프 기능 및 당해 온 기능 중 어느 일방만을 만족시키도록 구성되어 있어도 상관없다.

이와 같이 구성된 제어 장치이어도, 충전 또는 방전의 전류 경로의 각각에 형성된 스위치가 외부 입력 신호에 의해 일제히 오프가 되거나, 또는 외부 입력 신호에 의해 일제히 온이 된다. 이 때문에, 효과는 다소 떨어지지만, 상기 실시형태와 동일하게, 과전류에 의한 축전 유닛 (40) 의 문제의 발생을 저감시킬 수 있다.

또, 스위치로서 FET 가 사용되는 구성에서는, 당해 FET 를 충방전 전류 경로에 흐르는 충전 전류 또는 방전 전류의 전류 제한용으로 사용해도 상관없다.

또, 실시형태 1 의 변형예 1 의 구성을 사용하여, 각 축전 장치 (102) 에 ID 의 자동 할당을 실시해도 상관없다. 구체적으로는, 호스트 배터리가 기점이 되어, 타깃 배터리에 ID (CAN-ID) 의 자동 할당을 실시해도 상관없다. 이와 같이 ID 의 자동 할당을 실시함으로써, 호스트 배터리에만 ID 를 할당하면 되기 때문에, ID 의 할당에 관한 작업 공정의 간략화가 도모된다.

또, 제어 장치는, 축전 유닛 (40) 의 충전 및 방전 중 적어도 일방을 제어하면 되고, 예를 들어, 충전 및 방전의 일방에 대해 제어하지 않아도 상관없다. 예를 들어, 상기 실시형태 2 및 그 변형예에서는, 제어부는, 횡류로서 과대한 충전 전류를 억제하는 것으로 설명했지만, 당해 횡류로서 과대한 방전 전류를 억제해도 상관없다.

또, 상기 실시형태 2 및 그 변형예에서 설명한 어느 제어 장치와, 당해 제어 장치에 의해 충전 또는 방전이 제어되는 축전 소자 (41) 를 구비하는 축전 장치가 병렬로 복수 형성된 축전 시스템도, 본 발명의 범위 내에 포함된다.

이와 같은 구성에 의하면, 각 축전 장치가 제어 장치를 가지고 있음으로써, 당해 축전 장치의 활선 삽발 (活線揷拔) (핫 스왑) 이 가능해진다. 요컨대, 상기 실시형태 2 및 그 변형예에서는, 축전 시스템 (1000a) 과 전원 (2000) 사이의 MCCB (도시 생략) 및 축전 시스템 (1000a) 과 부하 (3000) 사이의 MCCB (도시 생략) 가 오프로 되어 있는 것으로서 설명하였다. 그러나, 이들 MCCB 는 온으로 되어 있어도 상관없다. 이로써, 복수의 축전 장치 중 일부의 축전 장치가 교환될 때, 다른 축전 장치가 계속해서 충전 또는 방전되게 되어, N + 1 의 용장 설계가 도모된다.

또, 이와 같은 구성에 의하면, 교환된 축전 장치를 다른 축전 장치로부터 프리차지할 수 있기 때문에, 외부의 충전기가 필요하지 않게 되어, 교환 작업의 용이화가 도모된다.

또, 상기 실시형태 2 및 그 변형예에서는, 프리차지시의 과대한 횡류를 억제하는 것으로서 설명했지만, 억제되는 횡류는 프리차지시에 한정되지 않고, 예를 들어, 축전 장치 또는 축전 시스템의 설치시의 횡류이어도 상관없다.

또, 상기 실시형태 2 및 그 변형예에서 설명한 제어 장치의 구성은, 횡류를 억제할뿐만 아니라, 통상적인 충방전시에 있어서의 과대한 전류를 억제하는 구성으로서 사용할 수도 있다.

또, 상기 실시형태 2 및 그 변형예에서는, 제어 장치는 축전 장치에 형성되어 있지만 (내장되어 있다), 제어 장치는 축전 장치 밖에 형성되어 있어도 상관없다. 또, 복수의 축전 장치에 대해 1 개의 제어 장치가 형성되어 있어도 상관없다. 요컨대, 제어 장치는, 병렬로 접속된 복수의 축전 소자 (41) 의 각각의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 전류 제한부와, 복수의 전류 제한부를 제어하는 제어부를 구비하고 있어도 상관없다.

또, 실시형태 2 및 그 변형예에서는, 제어 장치는 스위치 (91b) 를 구비하지 않아도 상관없다. 이와 같은 구성이어도, 전류 제한부 (91a) 를 구비함으로써, 과대한 횡류를 억제할 수 있다. 특히, 전류 제한부 (91a) 가 FET 를 갖는 경우, 제어 장치는, 프리차지 후의 충방전 동작에 있어서, 당해 FET 를 포화 영역에서 동작시킴으로써, 전류 제한부 (91a) 를 스위치로서 사용할 수 있다. 요컨대, 전류 제한부 (91a) 를 통상적인 충방전시에 있어서의 충전 또는 방전을 제어하기 위해서 이용할 수 있다.

또, 실시형태 2 및 그 변형예에 있어서, 제어부는, 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 제어하면 되고, 정전류가 되도록 제어하지 않아도 상관없다.

또, 실시형태 2 및 그 변형예에 있어서, 제어부는, 축전 소자 (41) 의 전류 경로의 전류량이 소정량을 초과하고 있는지의 여부를 판단하지 않아도 상관없다. 예를 들어, 제어부는, 항상 전류 제한부 (91a) 가 통과하는 전류를 제한하도록 제어해도 상관없고, 당해 전류량의 변화율이 소정의 변화율을 초과하는 경우에, 전류 제한부 (91a) 를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 제어해도 상관없다.

산업상 이용가능성

본 발명은 이동체 통신용의 기지국 등의 백업용 전원 등에 적용할 수 있다.

1, 1A ∼ 1C, 1a, 1aA ∼ 1aC, 101, 102, 102A ∼ 102C, 103, 101a 축전 장치
2 통신선
3 전원선
10 외장체
20 저면측 배치 부재
40 축전 유닛
41 축전 소자
50 단자측 배치 부재
60 버스 바
61, 62 전원선
70 배선 기판
81 계측 기판
82 주회로 기판
83, 483 외부 입력 단자
84 외부 출력 단자
90, 90a, 190, 190a, 290, 390, 490 제어 장치
91, 91b, 393, 911 ∼ 913 스위치
91a 전류 제한부
92, 92a, 192a, 292, 392, 492 제어부
93 구동부
94 전류 센서
100 외장체 본체
191 종지 전압 판정부
192 복전 판정부
193 이상 판정부
195 온도 센서
200 전벽부
201 외부 접속 단자
293 스탠바이 판정부
300 상벽부
394 시험 모드부
400 축전 유닛
911a ∼ 913a FET
911b ∼ 913b 다이오드
921 충방전부
922 프리차지부
925 기준 전압 생성부
926 IV 변환기
927 비교부
928 구동부
931 ∼ 936 포토커플러
941 ∼ 944 트랜지스터
1000, 1000a, 1002, 1004 축전 시스템
2000 전원
3000 부하

Claims

축전 소자를 구비하는 하나 이상의 축전 유닛의 충전 또는 방전을 제어하는 제어 장치로서,
상기 하나 이상의 축전 유닛의 각각의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치와,
상기 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부와,
상기 스위치에 외부 입력 신호를 공급하는 외부 입력 단자를 구비하고,
상기 스위치의 각각은, 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되는 오프 기능, 및 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 모두 당해 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방을 갖는, 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 하나의 축전 유닛의 충전 또는 방전을 제어하고,
추가로 다른 축전 유닛의 상기 전류 경로에 형성된 다른 스위치에 외부 출력 신호를 출력하는 외부 출력 단자를 구비하고,
상기 외부 출력 단자로부터는, 상기 하나의 축전 유닛의 상기 전류 경로에 형성된 하나의 스위치가 온이 되는 경우에 상기 다른 스위치를 온으로 하는 상기 외부 출력 신호가 출력되고, 상기 하나의 스위치가 오프가 되는 경우에 상기 다른 스위치를 오프로 하는 상기 외부 출력 신호가 출력되는, 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 하나 이상의 축전 유닛의 어느 전압이 방전 종지 전압 이하인 경우, 상기 외부 입력 신호로서, 상기 스위치를 오프로 하는 신호가 입력되는, 제어 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 축전 유닛에 접속되는 전력 계통이 복전했을 경우, 상기 외부 입력 신호로서, 상기 스위치를 온 또는 오프로 하는 신호가 입력되는, 제어 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치의 전원 투입 후에 상기 스위치를 온으로 하는 것이 허가되었을 경우, 상기 외부 입력 신호로서, 상기 스위치를 온으로 하는 신호가 입력되는, 제어 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 축전 유닛 중 어느 것이 시험 모드가 되었을 경우, 상기 시험 모드가 된 각 축전 유닛의 상기 전류 경로에 형성된 상기 스위치는 온이 되는, 제어 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 축전 유닛 중 어느 것에 이상이 생겼을 경우, 상기 이상이 생긴 각 축전 유닛의 상기 전류 경로에 형성된 상기 스위치는 오프가 되는, 제어 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 축전 유닛은, 병렬로 복수 형성되고,
상기 제어부는, 추가로
상기 전류 경로에 형성되고, 통과하는 전류를 제한하는 전류 제한부와,
상기 전류 경로의 전압과 상이한 정보로부터 얻어진 당해 전류 경로의 전류량을 사용하여, 상기 전류 제한부를 통과하는 전류가 소정량 이하가 되도록 상기 전류 제한부를 제어하는 제어부를 구비하는, 제어 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제어부는, 비접촉식의 전류 센서에 의해 얻어진 상기 전류 경로의 전류량을 취득하고, 취득한 상기 전류 경로의 전류량을 사용하여 상기 전류 제한부를 제어하는, 제어 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전류 경로의 전류량이 상기 소정량을 초과하고 있는지의 여부를 판단하고, 초과하고 있는 경우에 상기 전류 제한부를 통과하는 전류가 상기 소정량 이하가 되도록 제어하는, 제어 장치.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위치는, 상기 전류 경로에 있어서 상기 전류 제한부와 직렬로 형성되어 있는, 제어 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제어부는, 추가로 상기 전류 제한부의 온도가 소정 온도를 초과하고 있는 경우, 상기 스위치를 오프로 하는, 제어 장치.
제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전류 제한부를 통과하는 전류가 상기 소정량 이하의 정전류가 되도록 제어하는, 제어 장치.
제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전류 제한부는, 상기 전류 경로에 형성된 반도체 소자를 갖고,
상기 제어부는, 상기 반도체 소자를 리니어 영역에서 동작시킴으로써, 상기 전류 제한부를 통과하는 전류가 상기 소정량 이하가 되도록 제어하는, 제어 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 반도체 소자는 FET (Field effect transistor) 인, 제어 장치.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 제어 장치를 구비하는, 이동체.
축전 소자를 구비하는 축전 유닛과,
상기 축전 유닛의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치와,
상기 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부와,
상기 스위치에 외부 입력 신호를 공급하는 외부 입력 단자를 구비하고,
상기 스위치는, 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되는 오프 기능, 및 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 모두 당해 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방을 갖는, 축전 장치.
제 17 항에 기재된 축전 장치를 구비하는, 이동체.
축전 소자를 구비하는 축전 유닛의 충전 또는 방전을 제어하는 제어 장치로서,
상기 축전 유닛의 충전 또는 방전의 전류 경로에 형성된 스위치와,
상기 스위치에 제어 신호를 공급하는 제어부와,
상기 스위치에 외부 입력 신호를 공급하는 외부 입력 단자와,
다른 스위치를 구비하는 다른 제어 장치에 외부 출력 신호를 출력하는 외부 출력 단자를 구비하고,
상기 스위치는, 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 당해 스위치를 오프로 하는 신호인 경우에 오프가 되거나, 또는 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 모두 당해 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 온이 되고,
상기 외부 출력 단자로부터는, 상기 스위치가 온이 되는 경우에 상기 다른 스위치를 온으로 하는 상기 외부 출력 신호가 출력되고, 상기 스위치가 오프가 되는 경우에 상기 다른 스위치를 오프로 하는 상기 외부 출력 신호가 출력되는, 제어 장치.
제 19 항에 기재된 제어 장치와,
상기 제어 장치에 의해 충전 또는 방전이 제어되는 축전 유닛을 구비하는, 축전 장치.
제 20 항에 기재된 축전 장치를 복수 구비하는 축전 시스템으로서,
복수의 상기 축전 장치가 구비하는 복수의 상기 축전 유닛은, 병렬 접속되고,
복수의 상기 제어 장치는, 루프상으로 데이지 체인 접속되고,
복수의 상기 제어 장치의 각각은, 상기 외부 입력 신호로서 전단의 상기 제어 장치로부터 출력된 상기 외부 출력 신호가 입력되는, 축전 시스템.
제 21 항에 기재된 축전 시스템을 구비하는, 이동체.
축전 소자를 구비하는 하나 이상의 축전 유닛의 충전 또는 방전을 제어하는 제어 방법으로서,
상기 하나 이상의 축전 유닛의 각각의 충전 또는 방전의 전류 경로에는, 스위치가 형성되고,
상기 스위치에 제어 신호를 공급하는 스텝과,
상기 스위치에 외부 입력 신호를 공급하는 스텝과,
상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 중 적어도 일방이 상기 스위치를 오프로 하는 신호인 경우에 당해 스위치가 오프가 되는 오프 기능, 및 상기 제어 신호 및 상기 외부 입력 신호 모두 상기 스위치를 온으로 하는 신호인 경우에 당해 스위치가 온이 되는 온 기능 중 적어도 일방을 실행하는 스텝을 포함하는, 제어 방법.