(57)【要約】  異常検出回路（２００）は、蓄電装置（５）の異常を検出する。蓄電装置（５）は、コンバータ（４）と、蓄電部（３）と、インバータ（１７）とを備える。蓄電部（３）は、正極端子（Ｔ１）および負極端子（Ｔ２）と、蓄電モジュール（２）とを含む。正極端子（Ｔ１）および負極端子（Ｔ２）は、コンバータ（４）から正電位および負電位をそれぞれ受ける。モジュール（２）は、正極端子（Ｔ１）と負極端子（Ｔ２）との間に直列に接続された複数のセル（１）を有する。異常検出回路（２００）は、電圧検出回路（８）と、制御回路（１６）とを備える。電圧検出回路（８）は、正極端子（Ｔ１）と負極端子（Ｔ２）との中間に位置する中間ノード（Ｎｍ）の電位を、接地電位（ＧＮＤ）を基準として検出する。制御回路（１６）は、電圧検出回路（８）からの中間対地電位（ＶＭ）の接地電位（ＧＮＤ）からの変化に基づいて、蓄電モジュール（２）の異常を判断する。
2014167710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置の異常を検出する異常検出回路であって、
前記蓄電装置は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、絶対値が互いに等しい正電位および負電位を出力するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力を蓄える蓄電部と、
前記コンバータからの直流電力および前記蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷に供給可能に構成されたインバータとを備え、
前記蓄電部は、
前記コンバータから前記正電位および前記負電位をそれぞれ受ける正極端子および負極端子と、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続された蓄電モジュールとを含み、
前記蓄電モジュールは、前記正極端子と前記負極端子との間に直列に接続された複数のセルを有し、
前記異常検出回路は、
前記正極端子と前記負極端子との中間に位置する中間ノードの電位を、接地電位を基準として検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路からの検出値の前記接地電位からの変化に基づいて、前記蓄電モジュールの前記異常を判断する制御回路とを備え、
前記中間ノードは、前記複数のセルのうちの前記正極端子と前記負極端子との中間に位置する２つのセル間のノードである、異常検出回路。
【請求項２】
前記蓄電モジュールの前記異常は、前記複数のセルのうちのいずれかのセルでの地絡故障およびセルの内部抵抗値の増加のうちの少なくとも一方である、請求項１に記載の異常検出回路。
【請求項３】
前記制御回路は、前記検出値が、前記接地電位よりも大きい上限値と、前記接地電位よりも小さい下限値とにより規定された所定の基準範囲外である場合に、前記蓄電モジュールを前記異常と判断する、請求項１に記載の異常検出回路。
【請求項４】
前記検出値が前記上限値を上回った場合、前記制御回路は、前記異常の発生箇所を、前記負極端子と前記中間ノードとの間の箇所と特定し、
前記検出値が前記下限値を下回った場合、前記制御回路は、前記異常の発生箇所を、前記正極端子と前記中間ノードとの間の箇所と特定する、請求項３に記載の異常検出回路。
【請求項５】
前記蓄電モジュールは、第１〜第ｎ（ｎは３以上の自然数）のモジュールを含み、
前記電圧検出回路は、前記第１〜第ｎのモジュールに対応してそれぞれ設けられる、第１〜第ｎの電圧検出部を含み、
前記制御回路は、前記第１〜第ｎの電圧検出部それぞれからの第１〜第ｎの検出値の最頻値を求め、前記最頻値に基づいて前記上限値および前記下限値を補正する、請求項３に記載の異常検出回路。
【請求項６】
前記蓄電モジュールは、第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）のモジュールを含み、
前記電圧検出回路は、前記第１〜第ｎのモジュールに対応してそれぞれ設けられる、第１〜第ｎの電圧検出部を含み、
前記制御回路は、前記第１〜第ｎの電圧検出部それぞれからの第１〜第ｎの検出値の差分値を演算して、前記差分値の絶対値が所定の基準値を上回った場合に、前記蓄電モジュールを異常と判断する、請求項１に記載の異常検出回路。
【請求項７】
前記蓄電モジュールは、第１〜第ｎ（ｎは３以上の自然数）のモジュールを含み、
前記電圧検出回路は、前記第１〜第ｎのモジュールに対応してそれぞれ設けられる、第１〜第ｎの電圧検出部を含み、
前記制御回路は、前記第１〜第ｎの電圧検出部それぞれからの第１〜第ｎの検出値の最頻値を求め、前記第１〜第ｎの検出値と前記最頻値との第１〜第ｎの差分値をそれぞれ演算して、前記第１〜第ｎの差分値の絶対値のうちの少なくとも１つが所定の基準値を上回った場合に、前記蓄電モジュールを前記異常と判断する、請求項１に記載の異常検出回路。
【請求項８】
前記コンバータと、
前記蓄電部と、
前記インバータと、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の異常検出回路とを備える、蓄電装置。
【請求項９】
前記蓄電装置は、前記コンバータおよび前記インバータの接続点と前記蓄電部との間に設けられ、遮断信号に応答して、導通状態から非導通状態へと移行する遮断部をさらに備え、
前記制御回路は、前記蓄電モジュールを前記異常と判断した場合に、前記遮断信号を前記遮断部に出力する、請求項８に記載の蓄電装置。
【請求項１０】
前記蓄電装置は、使用者に異常を報知する報知部をさらに備え、
前記制御回路は、前記蓄電モジュールを前記異常と判断した場合に、前記異常を報知するように前記報知部を制御する、請求項８に記載の蓄電装置。
【請求項１１】
前記蓄電部は、蓄電池およびキャパシタのうちのいずれかである、請求項８に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の異常検出回路およびそれを備えた蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば無停電電源装置は、蓄電池またはキャパシタを蓄電部として備える。蓄電池またはキャパシタのセル当たりの定格電圧は、たとえば２〜３Ｖである。多数のセルが直列に接続されることにより、蓄電部の充放電電圧が調整される。直列に接続された複数のセルは蓄電モジュールとも呼ばれる。蓄電部の必要な容量を確保するために、複数の蓄電モジュールが並列に接続される。【０００３】
蓄電部では異常の発生が懸念される。たとえば、経年劣化によってセルの抵抗値が増加する。あるいはセルが接地電位に短絡する地絡故障が生じる。そのため従来より、このような異常を検出する異常検出回路、および異常の拡大を防ぐための保護回路が提案されている。【０００４】
たとえば特開平７―１４６３２１号公報（特許文献１）に開示された蓄電池地絡検出回路は、無停電電源装置に用いられる。この無停電電源装置は、交流電源と、整流器と、インバータと、蓄電池とを備える。交流電源は、その一端が接地されている。整流器は、交流電源に接続されて交流電力を直流電力に変換する。インバータは、整流器が出力する直流電力を交流電力に変換する。蓄電池は、整流器の直流側とインバータの直流側とを結合した直流中間回路に接続されている。このような無停電電源装置において、交流地絡電流を検出する交流地絡電流検出手段が整流器の交流側に設けられる。【０００５】
特開２００２―１５９１３５号公報（特許文献２）は、電気二重層コンデンサ（キャパシタ）モジュール用の地絡保護回路を開示する。電気二重層コンデンサモジュールは、直列に接続された複数のセルからなる。この地絡保護回路は、電流検出手段と、遮断器とを備える。電流検出手段は、電気二重層コンデンサモジュールの接地端子側に設けられる。遮断器は、電気二重層コンデンサモジュールの接地端子側に直列に設けられ、電流検出手段により検出された電流値に基づいて開放される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７―１４６３２１号公報
【特許文献２】特開２００２―１５９１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
セルの高抵抗化または地絡故障などの異常が生じた場合に備えて、異常検出回路には、蓄電部の異常を正確に検出することが求められる。本発明の目的は、簡単な構成で蓄電部の異常を正確に検出可能な異常検出回路およびそれを備えた蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある局面に従えば、異常検出回路は、蓄電装置の異常を検出する。蓄電装置は、コンバータと、蓄電部と、インバータとを備える。コンバータは、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、絶対値が互いに等しい正電位および負電位を出力する。蓄電部は、コンバータによって生成された直流電力を蓄える。インバータは、コンバータからの直流電力および蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷に供給可能に構成される。蓄電部は、正極端子および負極端子と、蓄電モジュールとを含む。正極端子および負極端子は、コンバータからの正電位および負電位をそれぞれ受ける。蓄電モジュールは、正極端子と負極端子との間に接続される。蓄電モジュールは、正極端子と負極端子との間に直列に接続された複数のセルを有する。異常検出回路は、電圧検出回路と、制御回路とを備える。電圧検出回路は、正極端子と負極端子との中間に位置する中間ノードの電位を、接地電位を基準として検出する。制御回路は、電圧検出回路からの検出値の接地電位からの変化に基づいて、蓄電モジュールの異常を判断する。中間ノードは、複数のセルのうちの正極端子と負極端子との中間に位置する２つのセル間のノードである。【０００９】
好ましくは、蓄電モジュールの異常は、複数のセルのうちのいずれかのセルでの地絡故障および抵抗値の増加のうちの少なくとも一方である。【００１０】
好ましくは、制御回路は、検出値が、接地電位よりも大きい上限値と、接地電位よりも小さい下限値とにより規定された所定の基準範囲外である場合に、蓄電モジュールを異常と判断する。【００１１】
好ましくは、検出値が上限値を上回った場合、制御回路は、異常の発生箇所を、負極端子と中間ノードとの間の箇所と特定する。検出値が下限値を下回った場合、制御回路は、異常の発生箇所を、正極端子と中間ノードとの間の箇所と特定する。【００１２】
好ましくは、蓄電モジュールは、第１〜第ｎ（ｎは３以上の自然数）のモジュールを含む。電圧検出回路は、第１〜第ｎのモジュールに対応してそれぞれ設けられる、第１〜第ｎの電圧検出部を含む。制御回路は、第１〜第ｎの電圧検出部それぞれからの第１〜第ｎの検出値の最頻値を求め、その最頻値に基づいて上限値および下限値を補正する。【００１３】
好ましくは、蓄電モジュールは、第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）のモジュールを含む。電圧検出回路は、第１〜第ｎのモジュールに対応してそれぞれ設けられる、第１〜第ｎの電圧検出部を含む。制御回路は、第１〜第ｎの電圧検出部それぞれからの第１〜第ｎの検出値の差分値を演算して、その差分値の絶対値が所定の基準値を上回った場合に、蓄電モジュールに異常が発生したと判断する。【００１４】
好ましくは、蓄電モジュールは、第１〜第ｎ（ｎは３以上の自然数）のモジュールを含む。電圧検出回路は、第１〜第ｎのモジュールに対応してそれぞれ設けられる、第１〜第ｎの電圧検出部を含む。制御回路は、第１〜第ｎの電圧検出部それぞれからの第１〜第ｎの検出値の最頻値を求め、第１〜第ｎの検出値と最頻値との第１〜第ｎの差分値をそれぞれ演算して、その差分値の絶対値のうちの少なくとも１つが所定の基準値を上回った場合に、蓄電モジュールに異常が発生したと判断する。【００１５】
本発明のさらに他の局面に従えば、蓄電装置は、コンバータと、蓄電部と、インバータと、上記異常検出回路とを備える。【００１６】
好ましくは、蓄電装置は、遮断部をさらに備える。遮断部は、コンバータおよびインバータの接続点と蓄電部との間に設けられ、遮断信号に応答して、導通状態から非導通状態へと移行する。制御回路は、蓄電モジュールに異常が発生したと判断した場合に、遮断信号を遮断部に出力する。【００１７】
好ましくは、蓄電装置は、使用者に異常を報知する報知部をさらに備える。制御回路は、蓄電モジュールを異常と判断した場合に、異常を報知するように報知部を制御する。【００１８】
好ましくは、蓄電部は、蓄電池およびキャパシタのうちのいずれかである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、蓄電部にセルの高抵抗化または地絡故障などの異常が生じた場合に、簡単な構成で蓄電部の異常を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る異常検出回路を備えた蓄電システムの構成を概略的に示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示した蓄電部の構成を概略的に示す回路ブロック図である。
【図３】図１に示した蓄電部における異常の発生を説明するための図である。
【図４】図３に示した蓄電モジュールにおける各セル間のノードの電位の変化を説明するための図である。
【図５】図３に示した蓄電部において、セルに高抵抗化が生じた場合の蓄電モジュールでの検出値の変化を説明するための図である。
【図６】図３に示した蓄電部において、地絡故障が生じた場合の蓄電モジュールでの検出値の変化を説明するための図である。
【図７】図３に示した制御部による制御を説明するためのフローチャートである。
【図８】図３に示した蓄電部の充放電による、接地電位を基準とする各ノードの電位の変化を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例に係る蓄電装置の構成を概略的に示す回路ブロック図である。
【図１０】図９に示した蓄電部における異常の発生を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る異常検出回路を備えた蓄電部の構成を概略的に示す回路ブロック図である。
【図１２】図１１に示した蓄電装置において、基準範囲の補正前後の各蓄電モジュールでの検出値を説明するための図である。
【図１３】図１１に示した制御部による制御を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１１に示した蓄電装置における異常の判定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る異常検出回路を備えた蓄電システムの構成を概略的に示す回路ブロック図である。図１を参照して、蓄電システム１００は、交流電源７１と、無停電電源装置（蓄電装置）５とを備える。無停電電源装置５は、たとえば常時インバータ給電方式の無停電電源装置である。無停電電源装置５は、コンバータ４と、蓄電部３と、インバータ１７と、制御回路１６と、スイッチ１９と、報知部２０とを備える。
【００２３】
交流電源７１は交流電力を供給し、たとえば三相交流電源である。交流電源７１は単相交流電源であってもよい。無停電電源装置５は、交流電源７１からの交流電力を受けて、その交流電力を負荷１８に供給する。
【００２４】
制御回路１６は無停電電源装置５全体を制御する。制御回路１６は、たとえばマイクロコンピュータである。コンバータ４は、制御回路１６からの制御信号ＣＴＲＬ１に基づいて、交流電源７１からの交流電力を直流電力に変換する。コンバータ４は、絶対値が互いに等しい正電圧および負電圧を生成して、その正電圧および負電圧をインバータ１７および蓄電部３に供給する。蓄電部３は、コンバータ４によって生成された直流電力を蓄える。蓄電部３は、たとえばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、または鉛蓄電池などの蓄電池である。インバータ１７は、制御回路１６からの制御信号ＣＴＲＬ２に基づいて、コンバータ４または蓄電部３からの直流電力を交流電力に変換して、その交流電力を負荷１８に供給する。
【００２５】
負荷１８は、交流電力を消費する電気機器であれば特に限定されない。
スイッチ１９は、コンバータ４およびインバータ１７の接続点Ｐと蓄電部３との間に電気的に接続される。なお、スイッチ１９は本発明に係る「遮断部」の一例である。本発明に係る「遮断部」は、遮断信号ＳＨＤＮに応答して蓄電部３を接続点Ｐから切り離すものであればよい。本発明に係る「遮断部」は、たとえばコンタクタまたはブレーカなどによって実現されてもよい。あるいは、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）またはサイリスタなどのパワーデバイスによって実現されてもよい。
【００２６】
制御回路１６は、蓄電部３の状態を監視して、蓄電部３の故障または異常を検出した場合に、遮断信号ＳＨＤＮを出力する。スイッチ１９は、制御回路１６からの遮断信号ＳＨＤＮに応答して、導通状態から非導通状態へと移行する。
【００２７】
報知部２０は、制御回路１６による制御に基づいて、蓄電システム１００の使用者または管理者に蓄電部３の異常を報知する。異常を報知する方法としては、異常報知灯（図示せず）を点灯させる、状態接点出力する、警報音を発生させる、または制御回路１６の表示画面（図示せず）にメッセージを表示するなどの方法を採用することができる。
【００２８】
図２は、図１に示した蓄電部３の構成を概略的に示す回路ブロック図である。図２を参照して、蓄電部３は、正極端子Ｔ１と、負極端子Ｔ２と、蓄電モジュール２とを含む。また、無停電電源装置５は異常検出回路２００を備える。異常検出回路２００は、電圧検出回路８と制御回路１６とを含む。なお、蓄電部３にはインバータ１７およびスイッチ１９（図１参照）も接続されるが、図２では説明の明瞭化のため、コンバータ４のみが示されている。
【００２９】
蓄電モジュール２は、正極端子Ｔ１と負極端子Ｔ２との間に接続される。蓄電モジュール２は、直列に接続された２ｍ（ｍは自然数）個のセル１を有する。蓄電モジュール２の充放電電圧はセル１の個数に依存する。一例として、各セル１の定格電圧が２．４Ｖであって、セル１の個数が２００個である場合、蓄電モジュール２の定格電圧は約４８０Ｖとなる。この場合、正極端子Ｔ１の電位Ｖ１は約２４０Ｖであり、負極端子Ｔ２の電位Ｖ２は約−２４０Ｖである。
【００３０】
電圧検出回路８は、電圧計測器８１と、接地抵抗８２とを含む。接地抵抗８２の一端は中間ノードＮｍに電気的に接続され、その他端は接地電位ＧＮＤに電気的に接続される。中間ノードＮｍとは、正極端子Ｔ１と負極端子Ｔ２との中間に位置する２個のセル間のノードである。本実施の形態においては、中間ノードＮｍは、正極端子Ｔ１からｍ番目のセルと（ｍ＋１）番目のセルとの間のノードである。
【００３１】
電圧計測器８１は、接地抵抗８２の両端に接続され、接地電位ＧＮＤを基準とした中間ノードＮｍの電位を検出する。以下、接地電位ＧＮＤを基準とした中間ノードＮｍの電位を中間対地電位ＶＭとも称する。また、特に説明のない限り、「電位」は接地電位ＧＮＤを基準とした電位を意味する。電圧検出回路８は、電圧計測器８１により検出された中間対地電位ＶＭの値を制御回路１６に出力する。電圧検出回路８と制御回路１６とは、同一の基板に設けられてもよい。あるいは、電圧検出回路８と制御回路１６とは異なる回路基板に設けられてもよい。この場合、電圧計測器８１には、絶縁トランスまたはアイソレーションアンプを用いることができる。
【００３２】
蓄電部３には様々な異常が生じ得る。図３は、図１に示した蓄電部３における異常の発生を説明するための図である。図３を参照して、正極端子Ｔ１からｋ（ｋはｍ以下の自然数）番目のセル１ｋ、すなわち中間ノードＮｍよりも正極端子Ｔ１側に位置するセル１ｋに異常が生じた場合について説明する。
【００３３】
セル１ｋの異常は、セル１ｋの高抵抗化、開放故障、または地絡故障を含む。セル１の高抵抗化とは、セル１の内部抵抗値が異常に大きくなった状態である。セル１の充放電を繰り返すうちにセル１が劣化する。このため、セル１の内部抵抗値が大きくなる。セル１の開放故障とは、セル１の高抵抗化・容量低下が進行してセル１が開放状態に至る故障、または断線もしくは接触不良等によりセル１が開放状態となる故障である。セル１の地絡故障とは、セル１が接地電位ＧＮＤに短絡する故障である。セル１ｋの地絡故障は、たとえばセル１ｋの安全弁動作またはケース破損により、セル１ｋ内部の電解液が漏れ出すことに起因する。
【００３４】
図４は、図３に示した蓄電モジュール２における各セル間のノードの電位の変化を説明するための図である。図４を参照して、横軸は、正極端子Ｔ１と負極端子Ｔ２との間に位置するノードの順序を表す。縦軸は、各ノードの接地電位ＧＮＤを基準とする電位を表す。すべてのセル１が正常である場合の各ノードの電位を図４（Ａ）に示す。セル１に高抵抗化が生じた場合の各ノードの電位を図４（Ｂ）に示す。セル１に地絡故障が生じた場合の各ノードの電位を図４（Ｃ）に示す。
【００３５】
まず、すべてのセル１が正常である場合について説明する。図４（Ａ）を参照して、正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間に接続されたセル１の個数（ｍ個）と、負極端子Ｔ２と中間ノードＮｍとの間に接続されたセル１の個数（ｍ個）とは等しい。各セルでの電圧降下は等しい。このため、正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間に接続されたセル１での電圧降下の和と、負極端子Ｔ２と中間ノードＮｍとの間に接続されたセル１での電圧降下の和とは等しい。正極端子Ｔ１の電位Ｖ１と負極端子Ｔ２の電位Ｖ２とは、コンバータ４の制御により、極性が逆で絶対値が等しい（Ｖ２＝−Ｖ１）。したがって、中間対地電位ＶＭは接地電位ＧＮＤ（０Ｖ）と等しい。
【００３６】
次に、セル１ｋが高抵抗化した場合について説明する。図４（Ｂ）を参照して、ノードＮ（ｋ−１）およびノードＮｋは、セル１ｋの両端のノードである。
【００３７】
正常なセル１の抵抗値は、たとえば２ｍΩ程度である。一方で、高抵抗化が生じたセル１ｋの抵抗値は、たとえば１００ｍΩ程度に増加する。すべてのセルを通じて等しい電流が流れる。このため、セル１ｋでの電圧ＶＨは、正常なセル１の各々での電圧よりも高くなる。正常なセル１の各々での電圧はいずれも等しい。ノードＮｋは、中間ノードＮｍよりも正極端子Ｔ１側に位置する。したがって、正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間に接続されたセルでの電圧の和は、負極端子Ｔ２と中間ノードＮｍとの間に接続されたセルでの電圧の和よりも高い。セル１ｋに高抵抗化が生じた場合でも、コンバータ４の制御により、正極端子Ｔ１の電位Ｖ１および負極端子Ｔ２の電位Ｖ２は、すべてのセル１が正常である場合から変化しない。よって、中間対地電位ＶＭは負となる。
【００３８】
このように、中間対地電位ＶＭの変化を検出することで、セル１ｋの高抵抗化を検出できる。また、中間対地電位ＶＭが負の方向に変化したことを検出することで、高抵抗化したセルが正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間に存在することを検出できる。つまり、中間ノードＮｍよりも正極端子Ｔ１側にあるセルの異常を検出することができる。
【００３９】
続いて、セル１ｋに地絡故障が生じた場合について説明する。図４（Ｃ）を参照して、セル１ｋの電位は、地絡故障により接地電位ＧＮＤと等しくなる。このため、正極端子Ｔ１とノードＮｋとの電位差（Ｖ１）は、正極端子Ｔ１とノードＮ（ｋ−１）との間に接続されたセル１で均等に分割される。また、ノードＮｋと負極端子Ｔ２との電位差（Ｖ１）は、ノードＮｋと負極端子Ｔ２との間に接続されたセル１で均等に分割される。中間ノードＮｍは、ノードＮｋよりも負極端子Ｔ２側に位置する。したがって、中間対地電位ＶＭは負となる。このように、中間対地電位ＶＭの変化を検出することで、セル１ｋの地絡故障を検出できる。また、中間対地電位ＶＭが負の方向に変化したことを検出することで、地絡故障の発生箇所が正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間に存在することを検出できる。つまり、中間ノードＮｍよりも正極端子Ｔ１側にあるセルの異常が地絡故障である場合にも、そのセルの異常を検出することができる。
【００４０】
理想的には、中間対地電位ＶＭが０Ｖから変化した場合に、制御回路１６は蓄電モジュール２に異常が生じたと判断することができる。しかし現実には、２ｍ個のセル１の間での抵抗値のばらつきにより、すべてのセルが正常であっても中間対地電位ＶＭの値は０Ｖと異なることがあり得る。したがって、制御回路１６では、中間対地電位ＶＭの基準範囲として、上限値Ｖｕｐおよび下限値Ｖｌｏが規定される。上限値Ｖｕｐは接地電位ＧＮＤよりも大きく、下限値Ｖｌｏは接地電位ＧＮＤよりも小さい。中間対地電位ＶＭが基準範囲内の場合、制御回路１６は、蓄電モジュール２を正常と判断する。一方、中間対地電位ＶＭが基準範囲外の場合（中間対地電位ＶＭが下限値Ｖｌｏを下回る場合または上限値Ｖｕｐを上回る場合）、制御回路１６は、蓄電モジュール２に異常が生じたと判断する。
【００４１】
図５は、図３に示した蓄電部３において、セル１ｋに高抵抗化が生じた場合の蓄電モジュール２での中間対地電位ＶＭの変化を説明するための図である。図５を参照して、横軸は時間軸である。縦軸は中間対地電位ＶＭを表す。たとえば無停電電源装置５の使用開始時刻を時刻ｔ０とする。
【００４２】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間は、中間対地電位ＶＭは接地電位ＧＮＤとほぼ等しい。しかし、セル１ｋの高抵抗化により、時刻ｔ１以後、中間対地電位ＶＭが負の方向に変化する。時刻ｔ２において、中間対地電位ＶＭは下限値Ｖｌｏを下回る。これにより、制御回路１６は、正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間のいずれかのセルに異常が生じたと判断する。
【００４３】
なお、セル１ｋが開放故障に至った場合、セル１ｋの抵抗値は非常に大きく、理想的には無限大である。このため、セル１ｋが接続されている蓄電モジュール２には充放電電流が流れなくなるため、蓄電モジュール２での中間対地電位ＶＭは不定となる。これにより、制御回路１６は、蓄電モジュール２に含まれるセルに異常が生じたと判断する。
【００４４】
図６は、図３に示した蓄電部３において、セル１ｋに地絡故障が生じた場合の蓄電モジュール２での中間対地電位ＶＭの変化を説明するための図である。図６を参照して、図６は図５と対比される。時刻ｔ３において、セル１ｋに地絡故障が生じる。上述のように、中間対地電位ＶＭは負の方向に変化し、下限値Ｖｌｏを下回る。これにより、制御回路１６は、正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間に接続されたいずれかのセルに異常が生じたと判断する。
【００４５】
以上では、正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間に接続されたセル１ｋに異常が生じた場合について説明した。負極端子Ｔ２と中間ノードＮｍとの間に接続されたセルに異常が生じた場合、中間対地電位ＶＭの変化の方向が逆になる。すなわち、セルの高抵抗化または地絡故障が生じたとき、中間対地電位ＶＭは０Ｖから正の方向に変化する。変化の方向が異なるものの、これらの場合の中間対地電位ＶＭの変化は、図３〜図６における中間対地電位ＶＭの変化と同様であるため、詳細な説明を繰り返さない。
【００４６】
図７は、図１に示した制御回路１６による制御を説明するためのフローチャートである。図７を参照して、たとえば蓄電システム１００の稼働開始時に処理が開始される。
【００４７】
ステップＳ１１において、電圧検出回路８は中間対地電位ＶＭを検出し、その検出値を制御回路１６に出力する。ステップＳ１２において、制御回路１６は、中間対地電位ＶＭが基準範囲内にあるか否かを判定する。中間対地電位ＶＭが基準範囲内の場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１３に進む。中間対地電位ＶＭが基準範囲外の場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、処理はステップＳ１４に進む。
【００４８】
ステップＳ１３において、制御回路１６は、蓄電モジュール２を正常と判断する。その後、一連の処理が繰り返される。
【００４９】
一方、ステップＳ１４においては、制御回路１６は、蓄電モジュール２に異常が生じたと判断する。ステップＳ１５において、中間対地電位ＶＭが上限値Ｖｕｐを上回る場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１６に進む。中間対地電位ＶＭが下限値Ｖｌｏを下回る場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、処理はステップＳ１７に進む。
【００５０】
ステップＳ１６において、制御回路１６は、蓄電モジュール２の異常の発生箇所を、負極端子Ｔ２と中間ノードＮｍとの間に接続されたいずれかのセルと特定する。ステップＳ１７において、制御回路１６は、蓄電モジュール２の異常の発生箇所を、正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間に接続されたいずれかのセルと特定する。このように、中間対地電位ＶＭの変化の方向を検出することにより、蓄電モジュール２の異常の発生箇所が中間ノードＮｍよりも正極端子Ｔ１側であるか負極端子Ｔ２側であるかを判定することができる。
【００５１】
ステップＳ１６またはステップＳ１７の処理終了後、ステップＳ１８において、制御回路１６は遮断信号ＳＨＤＮをスイッチ１９に出力する。スイッチ１９は、遮断信号ＳＨＤＮに応答して、導通状態から非導通状態へと移行する。これにより、蓄電部３は、コンバータ４およびインバータ１７から切り離される。したがって、異常が生じた蓄電部３が継続して充放電されることが防がれる。よって、蓄電部３の異常の拡大を防止することができる。
【００５２】
さらに、ステップＳ１９において、制御回路１６は、蓄電モジュール２に異常が生じた旨を報知するように報知部２０を制御する。制御回路１６は、ステップＳ１６，Ｓ１７における異常の特定結果を報知部２０により報知させる。蓄電システム１００の使用者または管理者は、この報知を受けることにより、特定された異常箇所を点検することができる。ステップＳ１９の処理終了後、一連の処理が完了する。
【００５３】
なお、ステップＳ１８の処理は、ステップＳ１５〜Ｓ１７の処理と順序を入れ替えてもよい。この場合、蓄電モジュール２の異常の検出（ステップＳ１４の処理）の直後にスイッチ１９が導通状態から非導通状態へと移行する（ステップＳ１８の処理）。したがって、より迅速に蓄電部３の異常の拡大を防止することができる。
【００５４】
次に、本実施の形態によって蓄電部３の異常を正確に検出できる理由を説明する。隣接する２個のセル１の間には１個のノードが存在する。したがって、２ｍ個のセル１には、（２ｍ−１）個のノードが存在する。
【００５５】
図８は、図３に示した蓄電部３の充放電による、接地電位ＧＮＤを基準とする各ノードの電位の変化を示す図である。図８を参照して、放電終了後における接地電位ＧＮＤを基準とする各ノードの電位を図８（Ａ）に示す。満充電状態における接地電位ＧＮＤを基準とする各ノードの電位を図８（Ｂ）に示す。正極端子Ｔ１から１番目のセルと２番目のセルとの間のノードをノードＮ１と表す。ノードＮ２，Ｎ（２ｍ−２），Ｎ（２ｍ−１）についても同様である。
【００５６】
蓄電部３の正常状態における充放電では、接地電位ＧＮＤを基準とする各ノードの電位は、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示す状態の間を遷移する。図８（Ｂ）を参照して、蓄電部３が正常である場合、各セル１は均等に充電される。また、正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間に含まれるノードの数と、負極端子Ｔ２と中間ノードＮｍとの間に含まれるノードの数とは等しい。さらに、蓄電部３の充電中または満充電状態において、接地電位ＧＮＤを基準とする正極端子Ｔ１および負極端子Ｔ２の電位は、コンバータ４の制御により、極性が逆で絶対値が等しい。したがって、充電中および満充電状態における、接地電位ＧＮＤを基準とする中間ノードＮｍの電位（中間対地電位ＶＭ）は、ほぼ０Ｖとなる。
【００５７】
一方、図８（Ａ）を参照して、蓄電部３からの放電中においては、正極端子Ｔ１と負極端子Ｔ２との間の電圧は、蓄電部３から放電される電流値に応じた速度で徐々に小さくなる。蓄電部３が正常である場合、各セル１から均等に放電される。このため、放電中および放電終了後においても、接地電位ＧＮＤを基準とする正極端子Ｔ１および負極端子Ｔ２の電位は、極性が逆で絶対値が等しい。したがって、接地電位ＧＮＤを基準とする中間ノードＮｍの電位は、ほぼ０Ｖである。
【００５８】
単に異常発生時の蓄電部３での電圧変化を検出するのであれば、上記（２ｍ−１）個のノードのいずれのノードの電位を監視してもよい。たとえば、ノードＮ１の電位の変化を監視することができる。しかし、ノードＮ１の電位は、蓄電部３の充放電に応じて大きく変化する。本実施の形態によれば、電圧検出回路８は中間ノードＮｍに接続される。蓄電部３の正常状態において、中間ノードＮｍの電位は接地電位ＧＮＤとの電位差が全ノードのうち最も小さく、ほぼ０Ｖである。さらに、蓄電部３が充放電される場合にも、中間ノードＮｍの電位は０Ｖに保たれる。しかし、蓄電部３に異常が生じると中間ノードＮｍの電位は０Ｖから正または負の方向に変化する。したがって、本実施の形態によれば、蓄電部３の異常を正確に検出可能である。
【００５９】
なお、セル１の個数が２ｍ個（偶数個）の場合について説明した。しかし、セル１の個数が奇数個の場合であっても、本発明は適用可能である。セル１の個数が（２ｍ＋１）個の場合には、正極端子Ｔ１からｍ番目のセルと（ｍ＋１）番目のセルとを接続する中間ノードＮｍ、および正極端子Ｔ１から（ｍ＋１）番目のセルと（ｍ＋２）番目のセルとを接続する中間ノードＮ（ｍ＋１）のいずれかに電圧検出回路８が接続される。この場合、中間対地電位ＶＭは、セル１の個数が偶数個の場合と比べて、１個のセル１の電圧だけ接地電位ＧＮＤを基準に正または負の方向に変化する。この変化に合わせて基準範囲の上限値Ｖｕｐおよび下限値Ｖｌｏを設定すれば、セル１の個数が奇数個の場合でも、偶数個の場合と同等に扱うことができる。
【００６０】
［変形例］
図９は、本発明の実施の形態１の変形例に係る無停電電源装置の構成を概略的に示す回路ブロック図である。図９を参照して、本発明の実施の形態１の変形例に係る無停電電源装置５１は、蓄電部３に代えて、蓄電部３１を備える点において図２に示した無停電電源装置５と異なる。蓄電部３１はキャパシタであり、たとえば電気二重層キャパシタ（コンデンサ）またはリチウムイオンキャパシタである。
【００６１】
蓄電部３１は蓄電モジュール１５を含む。蓄電モジュール１５は、２ｍ個のセル１３と、２ｍ個のバランス抵抗１４とを有する。製造ばらつき等の要因に起因して、セル１３の静電容量は不均一であり得る。理想的なセルに充電電流Ｉが時間ｔ流れると、静電容量Ｃを有するセルの充電電圧Ｖは、Ｉ×ｔ＝Ｃ×Ｖと表される。２ｍ個のセル１を通じて充電電流Ｉが流れると、静電容量の小さいセルでは、静電容量の大きいセルよりも電圧が高くなる。
【００６２】
そこで、複数のセル１３が均等に充電されるようにセル１３の各々に並列接続されたバランス抵抗１４によって、蓄電モジュール１５に印加された電圧は、各セル１３の間でほぼ均等に分圧される。一例として、各セル１３の定格電圧が２．３５Ｖであって、セル１３の個数が３００個である場合、蓄電モジュール２の定格電圧は約７００Ｖとなる。蓄電部３１の他の構成は蓄電部３の構成（図２参照）と同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。
【００６３】
図１０は、図９に示した蓄電モジュール１５における異常の発生を説明するための図である。図１０を参照して、バランス抵抗１４ａは、セル１３ａに並列に接続される。セル１３は正常である。バランス抵抗１４は、セル１３に並列に接続される。セル１３ａ，１３を流れる充放電電流をそれぞれ電流Ｉ１ａ，Ｉ１とする。バランス抵抗１４ａ，１４を流れる充放電電流をそれぞれ電流Ｉ２ａ，Ｉ２とする。蓄電モジュール１５に異常が発生する前、電流Ｉ１ａと電流Ｉ１とは等しい。電流Ｉ２ａと電流Ｉ２とは等しい。また、セル１３ａおよびバランス抵抗１４ａでの電流の和（Ｉ１ａ＋Ｉ２ａ）と、セル１３およびバランス抵抗１４での電流の和（Ｉ１＋Ｉ２）とは等しい（Ｉ１ａ＋Ｉ２ａ＝Ｉ１＋Ｉ２）。
【００６４】
セル１３ａに高抵抗化が生じると、セル１３ａの内部抵抗が大幅に増加する。これにより、セル１３，１３ａおよびバランス抵抗１４，１４ａの合成抵抗値も増加する。したがって、電流の和（Ｉ１ａ＋Ｉ２ａ）および電流の和（Ｉ１＋Ｉ２）の各々は、セル１ｋに高抵抗化が生じる前よりも減少する。
【００６５】
高抵抗化が生じたセル１３ａおよびバランス抵抗１４ａでは、電流Ｉ１ａが減少する。その減少分だけ電流１２ａは増加する。一方、正常なセル１３およびバランス抵抗１４では、電流Ｉ１と電流Ｉ２との割合は、セル１３ａに高抵抗化が生じる前から変化しない。バランス抵抗１４ａの抵抗値は、バランス抵抗１４の抵抗値と等しい。よって、バランス抵抗１４ａでの電圧は、バランス抵抗１４の電圧よりも高くなる。このように、高抵抗化が生じたセルでの電圧は高くなる。
【００６６】
この場合、セル間の電圧分布は、図４（Ｂ）に示される分布と同様になる。したがって、蓄電部３が蓄電池である場合におけるセルの高抵抗化の説明と同様に、正極端子Ｔ１と中間ノードＮｍとの間に接続されたセルに高抵抗化が生じた場合、中間対地電位ＶＭは負の方向に変化する。一方、負極端子Ｔ２と中間ノードＮｍとの間に接続されたセルに高抵抗化が生じた場合、中間対地電位ＶＭは正の方向に変化する。これにより、制御回路１６は、蓄電部３の異常を検出することができる。さらに制御回路１６は、異常の発生箇所を特定することができる。
【００６７】
なお、セル１３ａが開放故障に至った場合、セル１３ａに並列接続されたバランス抵抗１４ａに電流がすべて流れることになり、セル１３ａの高抵抗化と共通する。したがって、セル１３ａの開放故障の判定方法は、セル１３ａの高抵抗化の判定方法と同様であるため、詳細な説明を繰り返さない。
【００６８】
なお、セル１３ａが地絡故障した場合の充放電電圧の変化は、セル１３ａが蓄電池の場合の変化（図４（Ｃ）および図６参照）と同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。このように蓄電部がキャパシタである場合にも、蓄電池の場合と同様に、セルの高抵抗化、開放故障、または地絡故障などの異常を検出することができる。
【００６９】
［実施の形態２］
上述したように、蓄電部では一般に、必要な容量を確保するために複数の蓄電モジュールが並列に接続される。実施の形態２では、複数の蓄電モジュールの各々に電圧検出部が設けられる。各蓄電モジュールでの中間対地電位を用いて、中間対地電位の基準範囲を補正することができる。
【００７０】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る異常検出回路を備えた無停電電源装置の構成を概略的に示す回路ブロック図である。図１１を参照して、無停電電源装置５２は、蓄電モジュール２に代えて、並列に接続された３個の蓄電モジュール２ａ〜２ｃを含む部分において、図２に示した無停電電源装置５と異なる。なお、蓄電モジュールの個数は３個以上であればよく、３個に限定されるものではない。また、図１１では説明の明瞭化のため、無停電電源装置５２のうち蓄電部の異常検出に関する部分のみが示されている。無停電電源装置５２の他の構成は、図１に示した無停電電源装置５の構成と同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。
【００７１】
蓄電モジュール２ａ〜２ｃには、電圧検出部８ａ〜８ｃがそれぞれ設けられる。電圧検出部８ａは、電圧計測器８１ａと接地抵抗８２ａとを含む。電圧検出部８ｂは、電圧計測器８１ｂと接地抵抗８２ｂとを含む。電圧検出部８ｃは、電圧計測器８１ｃと接地抵抗８２ｃとを含む。中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃは、それぞれ蓄電モジュール２ａ〜２ｃの中間対地電位である。電圧計測器８１ａ〜８１ｃは、中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃをそれぞれ検出する。電圧検出部８ａ〜８ｃは、それぞれ中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの検出値を制御回路１６に出力する。蓄電部３１の他の構成は、図２に示した蓄電部３の構成と同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。
【００７２】
なお、煩雑になるため図示しないが、本実施の形態においては、蓄電モジュール２ａ〜２ｃが本発明に係る「蓄電モジュール」に相当する。電圧検出部８ａ〜８ｃが本発明に係る「電圧検出回路」に相当する。また、制御回路１６および電圧検出部８ａ〜８ｃが本発明に係る「異常検出回路」に相当する。
【００７３】
図１２は、図１１に示した無停電電源装置５２において、基準範囲の補正前後の蓄電モジュール２ａ〜２ｃでの中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃを説明するための図である。図１２（Ａ）は補正する前の中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの基準範囲を表す。図１２（Ｂ）は補正した後の中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの基準範囲を表す。
【００７４】
図１２（Ａ）を参照して、蓄電モジュール２ａの中間対地電位ＶＭａと、蓄電モジュール２ｂの中間対地電位ＶＭｂとは等しい。一方で、蓄電モジュール２ｃの中間対地電位ＶＭｃは、蓄電モジュール２ａ，２ｂの中間対地電位ＶＭａと異なる。したがって、中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの最頻値ＶｍｏｄｅはＶＭａである。
【００７５】
図１２（Ｂ）を参照して、制御回路１６は、蓄電モジュール２ａ〜２ｃの中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃが全体的に最頻値Ｖｍｏｄｅだけ加算（または減算）されていると判断する。制御回路１６は、最頻値Ｖｍｏｄｅを用いて、中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの基準範囲を補正する。すなわち、制御回路１６は、上限値Ｖｕｐおよび下限値Ｖｌｏの各々に最頻値Ｖｍｏｄｅを加算して、補正後の上限値（Ｖｕｐ＋Ｖｍｏｄｅ）および補正後の下限値（Ｖｌｏ＋Ｖｍｏｄｅ）を求める。
【００７６】
図１３は、図１１に示した制御回路１６による判定、および判定に基づく制御を説明するためのフローチャートである。図１１および図１３を参照して、図１３は図７と対比される。一例として、無停電電源装置５２の稼働開始時に処理が開始される。
【００７７】
ステップＳ２１において、電圧検出部８ａ〜８ｃは、蓄電モジュール２ａ〜２ｃの中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃをそれぞれ検出し、その検出値を制御回路１６に出力する。ステップＳ２２において、制御回路１６は、中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの最頻値Ｖｍｏｄｅを算出する。ステップＳ２３において、制御回路１６は、ステップＳ２２で算出した最頻値Ｖｍｏｄｅを用いて中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの基準範囲を補正する。より具体的には、制御回路１６は、基準範囲の上限値Ｖｕｐおよび下限値Ｖｌｏに最頻値Ｖｍｏｄｅを加算する。
【００７８】
ステップＳ２４において、制御回路１６は、蓄電モジュール２ａ〜２ｃの中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃが補正後の基準範囲内にあるか否かを判定する。中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃのいずれもが補正後の基準範囲内の場合（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２５に進む。中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃのうちのいずれか一つでも補正後の基準範囲外の場合（ステップＳ２４においてＮＯ）、処理はステップＳ２６に進む。
【００７９】
ステップＳ２５において、制御回路１６は、蓄電モジュール２ａ〜２ｃをいずれも正常と判断する。その後、一連の処理が繰り返される。一方、ステップＳ２６においては、制御回路１６は、中間対地電位が補正後の基準範囲外となった蓄電モジュールに異常が生じたと判断する。その後のステップＳ２７〜Ｓ３１の処理については、図６に示したフローチャートのステップＳ１５〜Ｓ１９の処理とそれぞれ同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。
【００８０】
図１２（Ａ），（Ｂ）に戻り、中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの各々は、共通するオフセット成分を含み得る。中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの最頻値が上記オフセット成分に相当する。基準範囲の補正前には、蓄電モジュール２ｃの中間対地電位ＶＭｃは、オフセット成分の影響により補正前の上限値Ｖｕｐを上回る。この場合、制御回路１６は、蓄電モジュール２ｃに異常が生じたと誤って判断してしまう。このようなオフセット成分の影響を除去または低減するために基準範囲が補正される。基準範囲の補正後、蓄電モジュール２ｃの中間対地電位ＶＭｃは、補正後の上限値（Ｖｕｐ＋Ｖｍｏｄｅ）を下回り基準範囲内である。したがって、制御回路１６は、蓄電モジュール２ｃが正常と正確に判断することができる。このように、本実施の形態によれば、異常の判定の精度を向上することができる。
【００８１】
なお、以上の説明によれば、制御回路１６は、最頻値Ｖｍｏｄｅを基準範囲の上限値Ｖｕｐおよび下限値Ｖｌｏに加算すると説明した。これに代えて、制御回路１６は、中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの各々からの最頻値Ｖｍｏｄｅの差分値を演算してもよい。すなわち、中間対地電位（ＶＭａ−Ｖｍｏｄｅ），（ＶＭｂ−Ｖｍｏｄｅ），（ＶＭｃ−Ｖｍｏｄｅ）の各々が、上限値Ｖｕｐおよび下限値Ｖｌｏで規定される基準範囲内にあるか否かに基づいて異常が判定されてもよい。
【００８２】
また、電圧検出部８ａ〜８ｃによる中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの検出は、同時に実行されることが好ましい。これにより、中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃに共通するノイズ成分を同時に除去または低減することができる。
【００８３】
［実施の形態３］
複数の蓄電モジュールが設けられる場合には、複数の蓄電モジュールでの中間対地電位同士を比較してもよい。本発明の実施の形態３に係る無停電電源装置の構成は、図１１に示した実施の形態２に係る無停電電源装置５２の構成と同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。
【００８４】
図１４は、本発明の実施の形態３に係る無停電電源装置における異常の判定方法を説明するための図である。図９および図１４を参照して、実施の形態３においても実施の形態２と同様に、制御回路１６は蓄電モジュール２ａ〜２ｃの中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃから、その最頻値Ｖｍｏｄｅを算出する。
中間対地電位が最頻値Ｖｍｏｄｅと等しい蓄電モジュール２ａ，２ｂについて、制御回路１６はそれらの蓄電モジュールが正常と判断する。一方、最頻値と異なる中間対地電位ＶＭｃを示す蓄電モジュール２ｃについて、制御回路１６は、最頻値Ｖｍｏｄｅと中間対地電位ＶＭｃとの差分値ΔＶＭを生成する。その差分値ΔＶＭに基づいて、制御回路１６は、蓄電モジュール２ｃが正常か否かを判断する。より具体的には、差分値ΔＶＭの絶対値が所定の基準値以上の場合、制御回路１６は、蓄電モジュール２ｃに異常が生じたと判定する。一方、差分値ΔＶＭの絶対値が基準値未満の場合、制御回路１６は、蓄電モジュール２ｃが正常と判定する。
【００８５】
なお、３個の蓄電モジュール２ａ〜２ｃが無停電電源装置５２に設けられる場合について説明した。しかし、２個のみの蓄電モジュール２ａ，２ｂが設けられる場合にも本発明は適用可能である。この場合、制御回路１６は、蓄電モジュール２ａ，２ｂそれぞれからの中間対地電位ＶＭａ，ＶＭｂの差分値を演算する。差分値の絶対値が所定の基準値以上の場合に、制御回路１６は、蓄電モジュール２ａ，２ｂのうちのいずれか一方に異常が生じたと判定する。一方、差分値ΔＶＭの絶対値が基準値未満の場合、制御回路１６は、蓄電モジュール２ａ，２ｂはいずれも正常と判定する。
【００８６】
実施の形態３においても、実施の形態２と同様に、中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃのオフセット成分などに起因する検出誤差を低減することができる。また、電圧検出部８ａ〜８ｃによる中間対地電位ＶＭａ〜ＶＭｃの検出を同時に実行することにより、ノイズ成分の影響も除去または低減することができる。したがって、異常の判定精度を向上することができる。
【００８７】
なお、実施の形態１，２では、常時インバータ給電方式の無停電電源装置について説明した。しかし、本発明に係る「蓄電装置」は、直列に接続された複数のセルを含む蓄電装置であれば特に限定されない。本発明に係る「蓄電装置」は、たとえば常時商用給電方式の無停電電源装置であってもよい。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８９】
１００  蓄電システム、２００  異常検出回路、１，１ａ，１３  セル、２，１５，２ａ〜２ｂ  蓄電モジュール、２ａ〜２ｂ  モジュール、３，３１  蓄電部、１４  バランス抵抗、４  コンバータ、５，５１，５２  無停電電源装置、６  絶縁トランス、７  交流電源、８  電圧検出回路、８ａ〜８ｃ  電圧検出部、８１，８１ａ〜８１ｃ  電圧計測器、８２，８２ａ〜８２ｃ  接地抵抗、１６  制御回路、１７  インバータ、１８  負荷、１９  スイッチ、２０  報知部、Ｔ１  正極端子、Ｔ２  負極端子。
【図１】
2014167710.tif 000003
【図２】
2014167710.tif 000004
【図３】
2014167710.tif 000005
【図４】
2014167710.tif 000006
【図５】
2014167710.tif 000007
【図６】
2014167710.tif 000008
【図７】
2014167710.tif 000009
【図８】
2014167710.tif 000010
【図９】
2014167710.tif 000011
【図１０】
2014167710.tif 000012
【図１１】
2014167710.tif 000013
【図１２】
2014167710.tif 000014
【図１３】
2014167710.tif 000015
【図１４】
2014167710.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月29日(2016.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置の異常を検出する異常検出回路であって、
前記蓄電装置は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、絶対値が互いに等しい正電位および負電位を出力するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力を蓄える蓄電部と、
前記コンバータからの直流電力および前記蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷に供給可能に構成されたインバータとを備え、
前記蓄電部は、
前記コンバータから前記正電位および前記負電位をそれぞれ受ける正極端子および負極端子と、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続された蓄電モジュールとを含み、
前記蓄電モジュールは、前記正極端子と前記負極端子との間に直列に接続された複数のセルを有し、
前記異常検出回路は、
前記複数のセルのうちの前記正極端子と前記負極端子との中間に位置する２つのセル間のノードである中間ノードの電位を、接地電位を基準として検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路からの検出値が、前記接地電位よりも大きい上限値と、前記接地電位よりも小さい下限値とにより規定された所定の基準範囲外である場合に、前記蓄電モジュールを前記異常と判断する制御回路とを備え、
前記検出値が前記上限値を上回った場合、前記制御回路は、前記異常の発生箇所を、前記負極端子と前記中間ノードとの間の箇所と特定し、
前記検出値が前記下限値を下回った場合、前記制御回路は、前記異常の発生箇所を、前記正極端子と前記中間ノードとの間の箇所と特定する、異常検出回路。
【請求項２】
蓄電装置の異常を検出する異常検出回路であって、
前記蓄電装置は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、絶対値が互いに等しい正電位および負電位を出力するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力を蓄える蓄電部と、
前記コンバータからの直流電力および前記蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷に供給可能に構成されたインバータとを備え、
前記蓄電部は、
前記コンバータから前記正電位および前記負電位をそれぞれ受ける正極端子および負極端子と、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続された蓄電モジュールとを含み、
前記蓄電モジュールは、第１〜第ｎ（ｎは３以上の自然数）のモジュールを有し、
前記第１〜第ｎのモジュールの各々は、前記正極端子と前記負極端子との間に直列に接続された複数のセルを有し、
前記異常検出回路は、
前記第１〜第ｎのモジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記複数のセルのうちの前記正極端子と前記負極端子との中間に位置する２つのセル間のノードである中間ノードの電位を、接地電位を基準として検出する第１〜第ｎの電圧検出部と、
前記第１〜第ｎの電圧検出部からの検出値が、前記接地電位よりも大きい上限値と、前記接地電位よりも小さい下限値とにより規定された所定の基準範囲外である場合に、前記蓄電モジュールを前記異常と判断する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記第１〜第ｎの電圧検出部それぞれからの第１〜第ｎの検出値の最頻値を求め、前記最頻値に基づいて前記上限値および前記下限値を補正する、異常検出回路。
【請求項３】
蓄電装置の異常を検出する異常検出回路であって、
前記蓄電装置は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、絶対値が互いに等しい正電位および負電位を出力するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力を蓄える蓄電部と、
前記コンバータからの直流電力および前記蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷に供給可能に構成されたインバータとを備え、
前記蓄電部は、
前記コンバータから前記正電位および前記負電位をそれぞれ受ける正極端子および負極端子と、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続された蓄電モジュールとを含み、
前記蓄電モジュールは、第１〜第ｎ（ｎは２以上の自然数）のモジュールを有し、
前記第１〜第ｎのモジュールの各々は、前記正極端子と前記負極端子との間に直列に接続された複数のセルを有し、
前記異常検出回路は、
前記第１〜第ｎのモジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記複数のセルのうちの前記正極端子と前記負極端子との中間に位置する２つのセル間のノードである中間ノードの電位を、接地電位を基準として検出する第１〜第ｎの電圧検出部と、
前記第１〜第ｎの電圧検出部それぞれからの第１〜第ｎの検出値の差分値を演算して、前記差分値の絶対値が所定の基準値を上回った場合に、前記蓄電モジュールを異常と判断する制御回路とを備える、異常検出回路。
【請求項４】
蓄電装置の異常を検出する異常検出回路であって、
前記蓄電装置は、
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、絶対値が互いに等しい正電位および負電位を出力するコンバータと、
前記コンバータによって生成された直流電力を蓄える蓄電部と、
前記コンバータからの直流電力および前記蓄電部に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して負荷に供給可能に構成されたインバータとを備え、
前記蓄電部は、
前記コンバータから前記正電位および前記負電位をそれぞれ受ける正極端子および負極端子と、
前記正極端子と前記負極端子との間に接続された蓄電モジュールとを含み、
前記蓄電モジュールは、第１〜第ｎ（ｎは３以上の自然数）のモジュールを有し、
前記第１〜第ｎのモジュールの各々は、前記正極端子と前記負極端子との間に直列に接続された複数のセルを有し、
前記異常検出回路は、
前記第１〜第ｎのモジュールに対応してそれぞれ設けられ、前記複数のセルのうちの前記正極端子と前記負極端子との中間に位置する２つのセル間のノードである中間ノードの電位を、接地電位を基準として検出する第１〜第ｎの電圧検出部と、
前記第１〜第ｎの電圧検出部それぞれからの第１〜第ｎの検出値の最頻値を求め、前記第１〜第ｎの検出値と前記最頻値との第１〜第ｎの差分値をそれぞれ演算して、前記第１〜第ｎの差分値の絶対値のうちの少なくとも１つが所定の基準値を上回った場合に、前記蓄電モジュールを前記異常と判断する制御回路とを備える、異常検出回路。
【請求項５】
前記異常は、前記複数のセルのうちのいずれかのセルでの地絡故障およびセルの内部抵抗値の増加のうちの少なくとも一方である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の異常検出回路。
【請求項６】
前記コンバータと、
前記蓄電部と、
前記インバータと、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の異常検出回路とを備える、蓄電装置。
【請求項７】
前記蓄電装置は、前記コンバータおよび前記インバータの接続点と前記蓄電部との間に設けられ、遮断信号に応答して、導通状態から非導通状態へと移行する遮断部をさらに備え、
前記制御回路は、前記蓄電モジュールを前記異常と判断した場合に、前記遮断信号を前記遮断部に出力する、請求項６に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記蓄電装置は、使用者に異常を報知する報知部をさらに備え、
前記制御回路は、前記蓄電モジュールを前記異常と判断した場合に、前記異常を報知するように前記報知部を制御する、請求項６に記載の蓄電装置。
【請求項９】
前記蓄電部は、蓄電池およびキャパシタのうちのいずれかである、請求項６に記載の蓄電装置。                                                                                
【国際調査報告】
2014167710.tif 000017
2014167710.tif 000018