(57)【要約】  複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）は、複数の遮断スイッチ（２０ａ−２０ｄ）のオン／オフをそれぞれ制御する。第１信号系統（６０）は、複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）の一端の制御回路（３１ｄ、３２ｄ）から他端の制御回路（３１ａ、３２ａ）の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する。第２信号系統（７０）は、前記他端の制御回路（３１ａ、３２ａ）から前記一端の制御回路（３１ｄ、３２ｄ）の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する。前記他端の制御回路（３１ａ、３２ａ）は、前記第１信号系統（６０）により受信した信号が非有意な信号のとき、前記第２信号系統（７０）に非有意な信号を送信する。
2018211882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列接続された複数の蓄電ユニットと、
前記複数の蓄電ユニットの通電／非通電をそれぞれ制御する複数の遮断スイッチと、
前記複数の遮断スイッチのオン／オフをそれぞれ制御する複数の制御回路と、
前記複数の制御回路間を接続し、前記複数の制御回路の一端の制御回路から他端の制御回路の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する第１信号系統と、
前記複数の制御回路間を接続し、前記複数の制御回路の前記他端の制御回路から前記一端の制御回路の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する第２信号系統と、を備え、
前記他端の制御回路は、前記第１信号系統により受信した信号が非有意な信号のとき、前記第２信号系統に非有意な信号を送信することを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記第１信号系統は、前記複数の制御回路間をデイジーチェーン型に接続し、
前記第２信号系統は、前記複数の制御回路間をバス型に接続し、
前記デイジーチェーンの終端である前記他端の制御回路は、前記第１信号系統により受信した信号が非有意な信号のとき、前記第２信号系統のバスをハイインピーダンス状態に制御することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記第１信号系統は、
隣接する２つの制御回路間において、前記一端側の制御回路の第１固定電位から、前記他端側の制御回路の第２固定電位に電流を流す配線と、
前記一端側の制御回路において、前記配線に介在する制御スイッチと、
前記他端側の制御回路において、前記配線の導通状態を検出する検出回路と、を有し、
前記他端側の制御回路は、前記検出回路により前記配線の非導通状態を検出すると、制御対象とする前記遮断スイッチをターンオフすることを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記一端側の制御回路は、並列接続された複数の蓄電ユニットの充放電動作を停止する必要があるとき、前記制御スイッチをターンオフすることを特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。
【請求項５】
ユーザの操作または外部環境の変化に起因して生成される外部信号により、前記制御スイッチをターンオフ可能であることを特徴とする請求項３または４に記載の蓄電システム。
【請求項６】
並列接続された複数の負荷の通電／非通電をそれぞれ制御する複数の遮断スイッチを制御する停止制御システムであって、
前記複数の遮断スイッチのオン／オフをそれぞれ制御する複数の制御回路と、
前記複数の制御回路間を接続し、前記複数の制御回路の一端の制御回路から他端の制御回路の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する第１信号系統と、
前記複数の制御回路間を接続し、前記複数の制御回路の前記他端の制御回路から前記一端の制御回路の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する第２信号系統と、を備え、
前記他端の制御回路は、前記第１信号系統により受信した信号が非有意な信号のとき、前記第２信号系統に非有意な信号を送信することを特徴とする停止制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列接続された複数の蓄電ユニットを備える蓄電システム、及び停止制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蓄電システムが普及してきており、ピークシフト、バックアップ、ＦＲ（Frequency Regulation）等に使用される。大規模な蓄電システムは、例えば複数の蓄電モジュールが直列接続されて構成された蓄電ラックが、複数並列に接続されて構築される。複数の蓄電ラックはそれぞれリレーを介して並列接続されており、複数の蓄電ラックはそれぞれ独立の制御系を備えている。【０００３】
上述のような複数の蓄電ラックを並列接続した蓄電システムでは、異常時にハードウェア制御により安全に緊急停止が可能な緊急停止回路を搭載することが求められる。具体的には、いずれかの蓄電ラックが緊急停止信号を発生させた際、全ての蓄電ラックが瞬時に解列状態となることが求められる。【０００４】
１つの保護回路に蓄電池の情報を集約し、当該保護回路からハードウェア制御により、並列接続された複数の蓄電ラックのそれぞれを解列する緊急停止回路が考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０５０２１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の構成の緊急停止回路では蓄電ラックを増設する場合、増設する蓄電ラックと上記保護回路間を新たに配線で接続する必要があり、当該保護回路のポート数の制約を受ける。また当該保護回路に異常が発生した場合、緊急停止回路全体の機能が損なわれる。【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、信頼性および拡張性が高い緊急停止回路を備える蓄電システム、及び停止制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の蓄電システムは、並列接続された複数の蓄電ユニットと、前記複数の蓄電ユニットの通電／非通電をそれぞれ制御する複数の遮断スイッチと、前記複数の遮断スイッチのオン／オフをそれぞれ制御する複数の制御回路と、前記複数の制御回路間を接続し、前記複数の制御回路の一端の制御回路から他端の制御回路の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する第１信号系統と、前記複数の制御回路間を接続し、前記複数の制御回路の前記他端の制御回路から前記一端の制御回路の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する第２信号系統と、を備える。前記他端の制御回路は、前記第１信号系統により受信した信号が非有意な信号のとき、前記第２信号系統に非有意な信号を送信する。【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、信頼性および拡張性が高い緊急停止回路を備える蓄電システム、及び停止制御システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄電システムの構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る第１停止制御部−第４停止制御部の構成例を示す図である。
【図３】実施例２に係る第１停止制御部−第４停止制御部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１の構成を示す図である。蓄電システム１は、並列接続された複数の蓄電ラック１０ａ−１０ｄとパワーコンディショナ４０を備える。図１では４つの蓄電ラック（第１蓄電ラック１０ａ、第２蓄電ラック１０ｂ、第３蓄電ラック１０ｃ、第４蓄電ラック１０ｄ）が並列接続された例を示している。複数の蓄電ラック１０ａ−１０ｄと、商用電力系統（以下、単に系統２という）の間にパワーコンディショナ４０が接続される。系統２とパワーコンディショナ４０間の配電線に負荷３が接続される。
【００１３】
パワーコンディショナ４０は双方向インバータを備え、複数の蓄電ラック１０ａ−１０ｄから放電された直流電力を交流電力に変換して系統２に出力し、系統２から入力される交流電力を直流電力に変換して並列接続された複数の蓄電ラック１０ａ−１０ｄに出力する。双方向インバータは、複数の蓄電ラック１０ａ−１０ｄの充電電流／放電電流を制御することができる。なお、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと複数の蓄電ラック１０ａ−１０ｄの間のそれぞれに双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを介在させてもよい。その場合、蓄電ラック１０ａ−１０ｄごとに充電電流／放電電流を制御することができる。また複数の蓄電ラック１０ａ−１０ｄ間の電圧が異なるシステムの構築も可能である。
【００１４】
パワーコンディショナ４０と第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄ間を接続する直流バスと、第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄとの間に、それぞれ第１遮断リレー２０ａ−第４遮断リレー２０ｄが挿入される。なお遮断リレーの代わりに、半導体スイッチを使用してもよい。
【００１５】
第１蓄電ラック１０ａは、直列接続された複数の蓄電モジュールを備える。各蓄電モジュールは、直列接続された複数のセルと管理部を含む。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を用いることができる。管理部は、複数のセルの電圧、電流、温度を検出し、第１スイッチ制御部３１ａに伝達する。第２蓄電ラック１０ｂ−第４蓄電ラック１０ｄも同様の構成である。
【００１６】
第１スイッチ制御部３１ａ−第４スイッチ制御部３１ｄはそれぞれ、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現される。ハードウェア資源として、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩ、アナログ素子を利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
【００１７】
第１スイッチ制御部３１ａは、第１蓄電ラック１０ａから受信した第１蓄電ラック１０ａ内のセルの電圧、電流、温度をもとに第１蓄電ラック１０ａの異常を検出する。例えば、過充電、過放電、過電流、温度異常が発生している場合、第１蓄電ラック１０ａの異常と判定する。第１スイッチ制御部３１ａは、第１蓄電ラック１０ａに異常が発生している場合、通信線５０を介してパワーコンディショナ４０及び他のスイッチ制御部３１ｂ−第４スイッチ制御部３１ｄに異常発生信号を通知する。
【００１８】
パワーコンディショナ４０は通信線５０を介して異常発生信号を受信すると、双方向インバータの動作を停止させて充放電を停止する。充放電が停止するとパワーコンディショナ４０は、充放電停止信号を通信線５０を介して第１スイッチ制御部３１ａ−第４スイッチ制御部３１ｄに送信する。
【００１９】
第１スイッチ制御部３１ａ−第４スイッチ制御部３１ｄは、パワーコンディショナ４０から充放電停止信号を受信すると、第１遮断リレー２０ａ−第４遮断リレー２０ｄをそれぞれを開状態に制御して、第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄを解列する。第１スイッチ制御部３１ａ以外のスイッチ制御部３１ｂ−３１ｄが、蓄電ラック１０ｂ−１０ｄの異常を検出した場合も同様である。
【００２０】
パワーコンディショナ４０、及び第１スイッチ制御部３１ａ−第４スイッチ制御部３１ｄ間の通信には、イーサネット（登録商標）、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信規格に準拠した通信を使用することができる。
【００２１】
上述のようにいずれかの蓄電ラック１０ａが解列した場合、他の蓄電ラック１０ｂ−１０ｄの電流が大きく変動するため、他の蓄電ラック１０ｂ−１０ｄも同時に解列することが好ましい。またパワーコンディショナ４０の充放電を停止してから解列することが好ましい。
【００２２】
しかしながら、スイッチ制御部３１内のマイクロコンピュータの動作異常や通信線５０の断線などにより、蓄電ラック１０ａの異常を検出したスイッチ制御部３１ａから、パワーコンディショナ４０及び他の蓄電ラック１０ｂ−１０ｄに異常発生信号が正常に伝達されない場合も発生し得る。
【００２３】
これに対して本実施の形態では、第１停止制御部３２ａ−第４停止制御部３２ｄを設けている。第１停止制御部３２ａ−第４停止制御部３２ｄはそれぞれ、ハードウェア資源のみにより実現される。各スイッチ制御部３１ａ−３１ｄと各停止制御部３２ａ−３２ｄは、同一基板上に実装されてもよいし、別の基板上に実装されてもよい。なお本明細書では、スイッチ制御部３１と停止制御部３２を総称して制御回路と呼ぶ。
【００２４】
第１停止制御部３２ａ−第４停止制御部３２ｄは２系統の信号経路で接続される。第１信号系統６０は、第１停止制御部３２ａ−第４停止制御部３２ｄをデイジーチェーン型に接続する。第４停止制御部３２ｄが始端、第１停止制御部３２ａが終端となり、第４停止制御部３２ｄ→第３停止制御部３２ｃ→第２停止制御部３２ｂ→第１スイッチ制御部３１ａの順に信号が伝達される。
【００２５】
第１信号系統６０は、通常動作時はハイレベルに制御され、停止が必要なときはローレベルに制御される。各停止制御部３２は、前段の停止制御部３２から受信した信号レベルをそのまま後段の停止制御部３２に送信する。従って第１信号系統６０のいずれかの箇所が断線した場合、断線箇所より下流の停止制御部３２は、いずれもローレベル信号を送信することになる。第１信号系統６０ではハイレベル信号が有意な信号であり、ローレベル信号が非有意な信号である。
【００２６】
第２信号系統７０は、第１停止制御部３２ａ−第４停止制御部３２ｄをバス型に接続する。第１信号系統６０の終端の第１停止制御部３２ａがマスタとなり、第２停止制御部３２ｂ−第４停止制御部３２ｄがスレーブとなる。第１停止制御部３２ａの送信した信号レベルがそのまま第２停止制御部３２ｂ−第４停止制御部３２ｄに伝達される。
【００２７】
第２信号系統７０は、通常動作時は通電状態に制御され、停止が必要なときはハイインピーダンス状態に制御される。従って第２信号系統７０のいずれかの箇所が断線した場合、断線箇所より下流は、ハイインピーダンス状態となる。第２信号系統７０では通電状態が有意な信号であり、ハイインピーダンス状態が非有意な信号である。
【００２８】
図１に示すように第１信号系統６０は、断線時に右から左方向に緊急停止信号が伝送される。一方、第２信号系統７０は断線時に左から右方向に緊急停止信号が伝送される。このように双方向に緊急停止信号が伝送される構成であるため、いずれかの停止制御部３２間の停止信号線が２本とも断線した場合でも、全ての停止制御部３２ａ−３２ｄに緊急停止信号を伝達可能な構成である。
【００２９】
図２は、実施例１に係る第１停止制御部３２ａ−第４停止制御部３２ｄの構成例を示す図である。まず第１信号系統６０の構成要素について説明する。第４停止制御部３２ｄはＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｄ）、スイッチＳ１ｄ、抵抗Ｒ１ｄ、発光ダイオードＤ１ｄ及びフォトトランジスタＰＴ１ｄを含む。発光ダイオードＤ１ｄ及びフォトトランジスタＰＴ１ｄは、１つのフォトカプラを構成している。第３停止制御部３２ｃは抵抗Ｒ１ｃ、発光ダイオードＤ１ｃ及びフォトトランジスタＰＴ１ｃを含む。発光ダイオードＤ１ｃ及びフォトトランジスタＰＴ１ｃは、１つのフォトカプラを構成している。
【００３０】
ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｄ）のソース端子は電源電位ＶＤＤ（例えば、５Ｖ）に接続され、ドレイン端子は抵抗Ｒ１ｃを介して発光ダイオードＤ１ｃのアノード端子に接続される。ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｄ）のゲート端子は、第４スイッチ制御部３１ｄの第１制御信号線Ｌ１ｄに接続される。発光ダイオードＤ１ｃのカソード端子はグラウンド電位に接続される。フォトトランジスタＰＴ１ｃはＮＰＮ型であり、フォトトランジスタＰＴ１ｃのエミッタ端子はグラウンド電位に接続され、コレクタ端子は第３スイッチ制御部３１ｃの第１制御信号線Ｌ１ｃに接続され、ベース部に光が照射されると導通する。第１停止制御部３２ａ−第４停止制御部３２ｄのグラウンド電位間は、図示しないグラウンド線で接続されている。
【００３１】
第４スイッチ制御部３１ｄの第１制御信号線Ｌ１ｄは、図示しないがハイレベル（例えば、５Ｖ）の電位にプルアップされている。第１制御信号線Ｌ１ｄに挿入されたスイッチＳ１ｄは通常動作時、オン状態に制御されている。発光ダイオードＤ１ｄは常時点灯状態であり、フォトトランジスタＰＴ１ｄは常時導通状態であるため、第４スイッチ制御部３１ｄの第１制御信号線Ｌ１ｄの電位は通常動作時、ローレベルに制御される。これにより、ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｃ）はオン状態となり、第２停止制御部３２ｂの発光ダイオードＤ１ｂは点灯状態となる。
【００３２】
上述のように第３停止制御部３２ｃのフォトトランジスタＰＴ１ｃがターンオフすると、第３スイッチ制御部３１ｃの第１制御信号線Ｌ１ｃの電位がハイレベルに上昇する。この電位上昇により、第３スイッチ制御部３１ｃは、上流からの緊急停止信号を認識する。また第１制御信号線Ｌ１ｃの電位上昇により、ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｃ）はターンオフし、第２停止制御部３２ｂの発光ダイオードＤ１ｂが消灯する。
【００３３】
第４スイッチ制御部３１ｄは、並列接続された第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄを緊急停止させる必要が発生した場合、スイッチＳ１ｄをターンオフする。これにより、第１制御信号線Ｌ１ｄの電位がハイレベルに上昇し、ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｄ）がターンオフし、第３停止制御部３２ｃの発光ダイオードＤ１ｃが消灯する。
【００３４】
発光ダイオードＤ１ｃの消灯によりフォトトランジスタＰＴ１ｃがターンオフする。発光ダイオードＤ１ｃへの電流停止は、緊急停止信号の送信に相当し、発光ダイオードＤ１ｃの消灯およびフォトトランジスタＰＴ１ｃのターンオフは、緊急停止信号の受信に相当する。
【００３５】
第４スイッチ制御部３１ｄは、第４蓄電ラック１０ｄの異常を検出すると、まず通信線５０を介してパワーコンディショナ４０及び他の第１スイッチ制御部３１ａ−第３スイッチ制御部３１ｃに異常発生信号を送信する。当該異常発生信号を送信してから所定期間が経過しても、パワーコンディショナ４０から充放電停止信号を受信しない場合、第４スイッチ制御部３１ｄはスイッチＳ１ｄをターンオフする。
【００３６】
また第４蓄電ラック１０ｄの電圧、電流、温度に対する異常判定用の閾値がそれぞれ複数レベル設定されている場合において、第４スイッチ制御部３１ｄは第４蓄電ラック１０ｄの電圧、電流又は温度が、最も高レベルの閾値を逸脱したとき、スイッチＳ１ｄをターンオフする。どちらの場合も、第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄを緊急停止させる必要が発生した場合に該当する。
【００３７】
第３停止制御部３２ｃはＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｃ）、及びスイッチＳ１ｃを含み、第２停止制御部３２ｂは抵抗Ｒ１ｂ、発光ダイオードＤ１ｂ及びフォトトランジスタＰＴ１ｂを含む。発光ダイオードＤ１ｂ及びフォトトランジスタＰＴ１ｂは、１つのフォトカプラを構成している。ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｃ）のゲート端子は、第３スイッチ制御部３１ｃの第１制御信号線Ｌ１ｃに接続されている。
【００３８】
第３スイッチ制御部３１ｃの第１制御信号線Ｌ１ｃは、図示しないがハイレベルの電位にプルアップされている。第１制御信号線Ｌ１ｃに挿入されたスイッチＳ１ｃは通常動作時、オン状態に制御されている。フォトトランジスタＰＴ１ｃが導通状態のときは、第３スイッチ制御部３１ｃの第１制御信号線Ｌ１ｃの電位がローレベルに制御されるため、ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｃ）はオン状態となる。この状態では、第２停止制御部３２ｂの発光ダイオードＤ１ｂは点灯状態となる。
【００３９】
上述のように第３停止制御部３２ｃのフォトトランジスタＰＴ１ｃがターンオフすると、第３スイッチ制御部３１ｃの第１制御信号線Ｌ１ｃの電位がハイレベルに上昇する。この電位上昇により、第３スイッチ制御部３１ｃは、上流からの緊急停止信号を認識する。また第１制御信号線Ｌ１ｃの電位上昇により、ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｃ）がターンオフし、第２停止制御部３２ｂの発光ダイオードＤ１ｂが消灯する。
【００４０】
第３スイッチ制御部３１ｃは、並列接続された第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄを緊急停止させる必要が発生した場合、スイッチＳ１ｃをターンオフする。これにより、第１制御信号線Ｌ１ｃの電位がハイレベルに上昇し、ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｃ）がターンオフし、第２停止制御部３２ｂの発光ダイオードＤ１ｂが消灯する。
【００４１】
第２停止制御部３２ｂはＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｂ）、及びスイッチＳ１ｂを含み、第１停止制御部３２ａはスイッチＳ１ａ、抵抗Ｒ１ａ、発光ダイオードＤ１ａ及びフォトトランジスタＰＴ１ａを含む。発光ダイオードＤ１ａ及びフォトトランジスタＰＴ１ａは、１つのフォトカプラを構成している。ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｂ）のゲート端子は、第２スイッチ制御部３１ｂの第１制御信号線Ｌ１ｂに接続されている。
【００４２】
第２スイッチ制御部３１ｂの第１制御信号線Ｌ１ｂは、図示しないがハイレベルの電位にプルアップされている。第１制御信号線Ｌ１ｂに挿入されたスイッチＳ１ｂは通常動作時、オン状態に制御されている。フォトトランジスタＰＴ１ｂが導通状態のときは、第２スイッチ制御部３１ｂの第１制御信号線Ｌ１ｂの電位がローレベルに制御されるため、ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｂ）はオン状態となる。この状態では、第１停止制御部３２ａの発光ダイオードＤ１ａは点灯状態となる。
【００４３】
上述のように第２停止制御部３２ｂのフォトトランジスタＰＴ１ｂがターンオフすると、第２スイッチ制御部３１ｂの第１制御信号線Ｌ１ｂの電位がハイレベルに上昇する。この電位上昇により、第２スイッチ制御部３１ｂは、上流からの緊急停止信号を認識する。また第１制御信号線Ｌ１ｂの電位上昇により、ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｂ）がターンオフし、第１停止制御部３２ａの発光ダイオードＤ１ａが消灯する。
【００４４】
第２スイッチ制御部３１ｂは、並列接続された第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄを緊急停止させる必要が発生した場合、スイッチＳ１ｂをターンオフする。これにより、第１制御信号線Ｌ１ｂの電位がハイレベルに上昇し、ＰチャネルＦＥＴ（Ｍ１ｂ）がターンオフし、第１停止制御部３２ａの発光ダイオードＤ１ａが消灯する。
【００４５】
第１停止制御部３２ａのフォトトランジスタＰＴ１のコレクタ端子は、スイッチＳ１ａを介して第１スイッチ制御部３１ａの第１制御信号線Ｌ１ａに接続されている。スイッチＳ１ａは通常動作時、オン状態に制御されている。第１停止制御部３２ａの発光ダイオードＤ１ａが消灯して、フォトトランジスタＰＴ１ａがターンオフすると、第１スイッチ制御部３１ａの第１制御信号線Ｌ１ａの電位がハイレベルに上昇する。この電位上昇により、第１スイッチ制御部３１ａは、上流からの緊急停止信号を認識する。
【００４６】
次に第２信号系統７０の構成要素について説明する。第１停止制御部３２ａは、ＮチャネルＦＥＴ（Ｍｃ）、抵抗Ｒ２ａ、発光ダイオードＤ２ａ及びフォトトランジスタＰＴ２ａを含む。第２停止制御部３２ｂは、抵抗Ｒ２ｂ、発光ダイオードＤ２ｂ及びフォトトランジスタＰＴ２ｂを含む。第３停止制御部３２ｃは、抵抗Ｒ２ｃ、発光ダイオードＤ２ｃ及びフォトトランジスタＰＴ２ｃを含む。第４停止制御部３２ｄは、抵抗Ｒ２ｄ、発光ダイオードＤ２ｄ及びフォトトランジスタＰＴ２ｄを含む。発光ダイオードＤ２及びフォトトランジスタＰＴ２のそれぞれのペアは、１つのフォトカプラを構成している。
【００４７】
第１停止制御部３２ａのＮチャネルＦＥＴ（Ｍｃ）のソース端子はグラウンド電位に接続され、ドレイン端子は共通信号線Ｌ３に接続され、ゲート端子はインバータＩＮを介して第１スイッチ制御部３１ａの第１制御信号線Ｌ１ａに接続される。
【００４８】
第１停止制御部３２ａの発光ダイオードＤ２ａのアノード端子は、抵抗Ｒ２ａを介して電源電位ＶＤＤに接続され、カソード端子は共通信号線Ｌ３に接続される。フォトトランジスタＰＴ２ａはＮＰＮ型であり、フォトトランジスタＰＴ２ａのエミッタ端子はグラウンド電位に接続され、コレクタ端子は第１スイッチ制御部３１ａの第２制御信号線Ｌ２ａに接続され、ベース部に光が照射されると導通する。
【００４９】
第２停止制御部３２ｂの発光ダイオードＤ２ｂのアノード端子は、抵抗Ｒ２ｂを介して電源電位ＶＤＤに接続され、カソード端子は共通信号線Ｌ３に接続される。フォトトランジスタＰＴ２ｂはＮＰＮ型であり、フォトトランジスタＰＴ２ｂのエミッタ端子はグラウンド電位に接続され、コレクタ端子は第２スイッチ制御部３１ｂの第２制御信号線Ｌ２ｂに接続され、ベース部に光が照射されると導通する。第３停止制御部３２ｃに含まれる抵抗Ｒ２ｃ、発光ダイオードＤ２ｃ及びフォトトランジスタＰＴ２ｃの構成、及び第４停止制御部３２ｄに含まれる抵抗Ｒ２ｄ、発光ダイオードＤ２ｄ及びフォトトランジスタＰＴ２ｄの構成も、第２停止制御部３２ｂに含まれる抵抗Ｒ２ｂ、発光ダイオードＤ２ｂ及びフォトトランジスタＰＴ２ｂの構成と同様である。
【００５０】
通常動作時、第２制御信号線Ｌ２ａ−Ｌ２ｄの電位はローレベルに制御されている。第２制御信号線Ｌ２ａ−Ｌ２ｄがハイインピーダンス状態になると、第１スイッチ制御部３１ａ−第４スイッチ制御部３１ｄは緊急停止信号を認識する。
【００５１】
蓄電システム１の動作中において、第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄに異常が発生していない場合、第１スイッチ制御部３１ａのフォトトランジスタＰＴ１ａは導通しており、第１制御信号線Ｌ１ａの電位はローレベルに制御されている。インバータＩＮはハイレベル電位をＮチャネルＦＥＴ（Ｍｃ）のゲート端子に印加することにより、ＮチャネルＦＥＴ（Ｍｃ）はオン状態に制御される。この状態では、発光ダイオードＤ２ａ−Ｄ２ｄが全て点灯し、フォトトランジスタＰＴ２ａ−ＰＴ２ｄが全て導通し、第２制御信号線Ｌ２ａ−Ｌ２ｄの電位が全てローレベルに制御される。
【００５２】
第２スイッチ制御部３１ｂ−第４スイッチ制御部３１ｄのいずれかが緊急停止信号を送信すると、第１停止制御部３２ａの発光ダイオードＤ１ａが消灯し、フォトトランジスタＰＴ１ａがターンオフし、第１制御信号線Ｌ１ａの電位がハイレベルに上昇する。この電位上昇により、インバータＩＮはローレベル電位をＮチャネルＦＥＴ（Ｍｃ）のゲート端子に印加し、ＮチャネルＦＥＴ（Ｍｃ）がターンオフする。これにより、発光ダイオードＤ２ａ−Ｄ２ｄが全て消灯し、フォトトランジスタＰＴ２ａ−ＰＴ２ｄが全てターンオフし、第２制御信号線Ｌ２ａ−Ｌ２ｄの電位が全てハイレベルに上昇する。これにより、第１スイッチ制御部３１ａ−第４スイッチ制御部３１ｄは緊急停止信号を認識する。
【００５３】
第１スイッチ制御部３１ａは、並列接続された第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄを緊急停止させる必要が発生した場合、スイッチＳ１ａをターンオフする。これにより、第１制御信号線Ｌ１ａの電位がハイレベルに上昇する。この電位上昇により、インバータＩＮはローレベル電位をＮチャネルＦＥＴ（Ｍｃ）のゲート端子に印加し、上記と同様に、第２制御信号線Ｌ２ａ−Ｌ２ｄの電位が全てハイレベルに上昇する。これにより、第１スイッチ制御部３１ａ−第４スイッチ制御部３１ｄは緊急停止信号を認識する。
【００５４】
以上説明したように実施例１によれば、いずれかの蓄電ラック１０のスイッチ制御部３１が緊急停止信号を送信した場合、全ての蓄電ラック１０ａ−１０ｄを同様に解列状態に制御することができる。また緊急停止回路を構成する停止制御部３２ａ−３２ｄ間のいずれかの配線が断線した場合も、全ての蓄電ラック１０ａ−１０ｄを解列状態に制御することができる。即ち、独立の制御系をそれぞれ有する並列接続された複数の蓄電ラック１０ａ−１０ｄが協調して緊急停止解列状態に遷移することが可能である。
【００５５】
また蓄電ラックを増設する場合、増設する蓄電ラックと第４蓄電ラック１０ｄ間を第１信号系統６０と第２信号系統７０の配線で接続するだけでよく、増設のセッティングが容易である。また、さらなる蓄電ラックの増設も容易である。これに対して、１つの保護回路で並列接続された複数の蓄電ラックを一括で保護する構成の場合、当該保護回路のポートが埋まった時点で増設が困難になる。
【００５６】
また第１停止制御部３２ａ−第４停止制御部３２ｄはそれぞれ、ハードウェア資源により構成されており信頼性が高い。このように実施例１によれば、信頼性および拡張性が高い緊急停止回路を構築することができる。
【００５７】
また第１停止制御部３２ａ−第４停止制御部３２ｄを、信号伝達方向が異なる２系統の配線で接続することにより、いずれかの箇所が断線した場合でも、全ての停止制御部３２ａ−３２ｄ間で信号を共有することができる。また第１信号系統６０をデイジーチェーン型で、第２信号系統７０をバス型で構成することにより、両方をデイジーチェーン型で構成する場合と比較して素子数を減らすことができる。デイジーチェーン型では各停止制御部３２が送信機能と受信機能を備える必要があるが、バス型ではマスタに設定された第１停止制御部３２ａのみが送信機能を備えていればよく、スレーブに設定された第２停止制御部３２ｂ−第４停止制御部３２ｄは受信機能のみ備えていれば足りる。
【００５８】
図３は、実施例２に係る第１停止制御部３２ａ−第４停止制御部３２ｄの構成例を示す図である。図３に示す実施例２の構成は、図２に示した実施例１の構成に、外部から第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄを緊急停止させる機能を追加した構成である。例えば、第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄがそれぞれキャビネット内に設置され、それぞれのキャビネットが密閉され、冷却されている例を考える。外気温が高い場合、キャビネットを開いた瞬間にキャビネット内の温度が急上昇する。そこで、キャビネットが開かれると第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄを緊急停止させる構成が考えられる。またキャビネットの外側に、ユーザが第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄを緊急停止させることが可能な操作ボタンを設置することも考えられる。
【００５９】
第１停止制御部３２ａは、抵抗Ｒ３ａ、発光ダイオードＤ３ａ及びフォトトランジスタＰＴ３ａをさらに含む。第２停止制御部３２ｂは、抵抗Ｒ３ｂ、発光ダイオードＤ３ｂ及びフォトトランジスタＰＴ３ｂをさらに含む。第３停止制御部３２ｃは、抵抗Ｒ３ｃ、発光ダイオードＤ３ｃ及びフォトトランジスタＰＴ３ｃをさらに含む。第４停止制御部３２ｄは、抵抗Ｒ３ｄ、発光ダイオードＤ３ｄ及びフォトトランジスタＰＴ３ｄをさらに含む。発光ダイオードＤ３及びフォトトランジスタＰＴ３のそれぞれのペアは、１つのフォトカプラを構成している。
【００６０】
第１停止制御部３２ａの発光ダイオードＤ３ａのアノード端子は、抵抗Ｒ３ａを介して外部スイッチＳ３ａの一端に接続され、カソード端子はグラウンド電位に接続される。外部スイッチＳ３ａの他端は制御電源電位Ｖｂ（例えば、２４Ｖ）に接続される。フォトトランジスタＰＴ３ａはＮＰＮ型であり、フォトトランジスタＰＴ３ａのエミッタ端子は電源電位ＶＤＤに接続され、コレクタ端子はスイッチＳ１ａの制御端子に接続され、ベース部に光が照射されると導通する。
【００６１】
外部スイッチＳ３ａは、上記キャビネットのドア、又は上記操作ボタンによりオン／オフが制御される。外部スイッチＳ３ａは、上記キャビネットのドアが閉じているときオン状態に、ドアが開いているときオフ状態に制御される。また外部スイッチＳ３ａは、上記操作ボタンがオフ状態ときオン状態に制御され、上記操作ボタンがオン状態ときオフ状態に制御される。
【００６２】
フォトトランジスタＰＴ３ａが導通状態のときスイッチＳ１ａの制御端子にオン信号が送信され、フォトトランジスタＰＴ３ａが非導通状態のときスイッチＳ１ａの制御端子にオフ信号が送信される。スイッチＳ１ａは、フォトトランジスタＰＴ３ａ及び第１スイッチ制御部３１ａの少なくとも一方からオフ信号を受信するとターンオフする。
【００６３】
上述のようにスイッチＳ１ａがターンオフすると、第１制御信号線Ｌ１ａの電位がハイレベルに上昇する。この電位上昇により、インバータＩＮはローレベル電位をＮチャネルＦＥＴ（Ｍｃ）のゲート端子に印加し、第２制御信号線Ｌ２ａ−Ｌ２ｄの電位が全てハイレベルに上昇する。これにより、第１スイッチ制御部３１ａ−第４スイッチ制御部３１ｄは緊急停止信号を認識する。
【００６４】
第２停止制御部３２ｂの抵抗Ｒ３ｂ、発光ダイオードＤ３ｂ及びフォトトランジスタＰＴ３ｂ、第３停止制御部３２ｃの抵抗Ｒ３ｃ、発光ダイオードＤ３ｃ及びフォトトランジスタＰＴ３ｃ、並びに第４停止制御部３２ｄの抵抗Ｒ３ｄ、発光ダイオードＤ３ｄ及びフォトトランジスタＰＴ３ｄも、第１停止制御部３２ａの抵抗Ｒ３ａ、発光ダイオードＤ３ａ及びフォトトランジスタＰＴ３ａと同様の構成である。従って、外部スイッチＳ３ｂ−Ｓ３ｄのいずれかがオフ状態になることにより、第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄが緊急停止する。
【００６５】
以上説明したように実施例２によれば、実施例１と同様の効果を奏するとともに、外部環境の変化またはユーザの操作に基づき、ハードウェア制御により第１蓄電ラック１０ａ−第４蓄電ラック１０ｄを緊急停止させることができる。
【００６６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６７】
上述の図２、図３に示した回路構成において、第４停止制御部３２ｄの抵抗Ｒ１ｄ、発光ダイオードＤ１ｄ及びフォトトランジスタＰＴ１ｄは拡張用のダミー回路であり、必須の構成要素ではない。スイッチＳ１ｄの他端を直接、グラウンド電位に接続してもよい。
【００６８】
また上述の実施例１、２では第１信号系統６０をデイジーチェーン型、第２信号系統７０をバス型で構成する例を説明したが、第１信号系統６０及び第２信号系統７０の両方をデイジーチェーン型で構成してもよい。
【００６９】
また上述のスイッチ制御部３１ａ−３１ｄ及び停止制御部３２ａ−３２ｄにより実現される停止制御システムは、並列動作する負荷であれば、蓄電ラック１０ａ−１０ｄ以外の負荷にも適用可能である。例えば、充放電試験装置では、試料を充放電するための複数のＤＣ−ＤＣコンバータがインバータに対して並列接続されて構成される。当該停止制御システムは、当該複数のＤＣ−ＤＣコンバータの緊急停止用の保護回路として利用することも可能である。
【００７０】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【００７１】
［項目１］
並列接続された複数の蓄電ユニット（１０ａ−１０ｄ）と、
前記複数の蓄電ユニット（１０ａ−１０ｄ）の通電／非通電をそれぞれ制御する複数の遮断スイッチ（２０ａ−２０ｄ）と、
前記複数の遮断スイッチ（２０ａ−２０ｄ）のオン／オフをそれぞれ制御する複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）と、
前記複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）間を接続し、前記複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）の一端の制御回路（３１ｄ、３２ｄ）から他端の制御回路（３１ａ、３２ａ）の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する第１信号系統（６０）と、
前記複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）間を接続し、前記複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）の前記他端の制御回路（３１ａ、３２ａ）から前記一端の制御回路（３１ｄ、３２ｄ）の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する第２信号系統（７０）と、を備え、
前記他端の制御回路（３１ａ、３２ａ）は、前記第１信号系統（６０）により受信した信号が非有意な信号のとき、前記第２信号系統（７０）に非有意な信号を送信することを特徴とする蓄電システム（１）。
これによれば、信頼性および拡張性が高い緊急停止回路を備える蓄電システム（１）を構築することができる。
［項目２］
前記第１信号系統（６０）は、前記複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）間をデイジーチェーン型に接続し、
前記第２信号系統（７０）は、前記複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）間をバス型に接続し、
前記デイジーチェーンの終端である前記他端の制御回路（３１ａ、３２ａ）は、前記第１信号系統（６０）により受信した信号が非有意な信号のとき、前記第２信号系統（７０）のバスをハイインピーダンス状態に制御することを特徴とする項目１に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、第１信号系統（６０）及び第２信号系統（７０）の両方をデイジーチェーン型で構成する場合と比較して素子数を減らすことができる。
［項目３］
前記第１信号系統（６０）は、
隣接する２つの制御回路間において、前記一端側の制御回路の第１固定電位（ＶＤＤ）から、前記他端側の制御回路の第２固定電位（ＧＮＤ）に電流を流す配線と、
前記一端側の制御回路において、前記配線に介在する制御スイッチ（Ｍ１）と、
前記他端側の制御回路において、前記配線の導通状態を検出する検出回路（Ｄ１、ＰＴ１）と、を有し、
前記他端側の制御回路は、前記検出回路（Ｄ１、ＰＴ１）により前記配線の非導通状態を検出すると、制御対象とする前記遮断スイッチ（２０）をターンオフすることを特徴とする項目２に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、上流側で断線や素子の不具合が発生した場合も、遮断スイッチ（２０）がターンオフして、蓄電システム（１）が自動的に停止することができる。
［項目４］
前記一端側の制御回路は、並列接続された複数の蓄電ユニット（１０ａ−１０ｄ）の充放電動作を停止する必要があるとき、前記制御スイッチ（Ｍ１）をターンオフすることを特徴とする項目３に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、通信線（５０）を使用せずに複数の蓄電ユニット（１０ａ−１０ｄ）を解列させることができる。
［項目５］
ユーザの操作または外部環境の変化に起因して生成される外部信号により、前記制御スイッチ（Ｍ１）をターンオフ可能であることを特徴とする項目３または４に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、外部から複数の蓄電ユニット（１０ａ−１０ｄ）を解列させることができる。
［項目６］
並列接続された複数の負荷（１０ａ−１０ｄ）の通電／非通電をそれぞれ制御する複数の遮断スイッチ（２０ａ−２０ｄ）を制御する停止制御システムであって、
前記複数の遮断スイッチ（２０ａ−２０ｄ）のオン／オフをそれぞれ制御する複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）と、
前記複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）間を接続し、前記複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）の一端の制御回路（３１ｄ、３２ｄ）から他端の制御回路（３１ａ、３２ａ）の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する第１信号系統（６０）と、
前記複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）間を接続し、前記複数の制御回路（３１ａ−３１ｄ、３２ａ−３２ｄ）の前記他端の制御回路（３１ａ、３２ａ）から前記一端の制御回路（３１ｄ、３２ｄ）の方向に、通常動作時は有意な信号を送信し、停止が必要なときは非有意な信号を送信する第２信号系統（７０）と、を備え、
前記他端の制御回路（３１ａ、３２ａ）は、前記第１信号系統（６０）により受信した信号が有意な信号のとき、前記第２信号系統に有意な信号を送信することを特徴とする停止制御システム。
これによれば、信頼性および拡張性が高い緊急停止システムを構築することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  蓄電システム、  ２  系統、  １０ａ  第１蓄電ラック、  １０ｂ  第２蓄電ラック、  １０ｃ  第３蓄電ラック、  １０ｄ  第４蓄電ラック、  ２０ａ  第１遮断リレー、  ２０ｂ  第２遮断リレー、  ２０ｃ  第３遮断リレー、  ２０ｄ  第４遮断リレー、  ３１ａ  第１スイッチ制御部、  ３１ｂ  第２スイッチ制御部、  ３１ｃ  第３スイッチ制御部、  ３１ｄ  第４スイッチ制御部、  ３２ａ  第１停止制御部、  ３２ｂ  第２停止制御部、  ３２ｃ  第３停止制御部、  ３２ｄ  第４停止制御部、  ４０  パワーコンディショナ、  ５０  通信線、  ６０  第１信号系統、  ７０  第２信号系統。
【図１】
2018211882.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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