(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれＫ（Ｋは１以上の自然数）個の蓄電池セルを直列接続したＬ（Ｌは２以上の自然数）個のセルラインを並列接続して蓄電池モジュールを構成し、それぞれ前記蓄電池モジュールをＭ（Ｍは２以上の自然数）個単位で並列接続したＮ個（Ｎは２以上の自然数）のユニットの出力を並列に束ねて負荷に供給する蓄電池システムであって、
前記Ｌ個のセルラインそれぞれに介在され、当該セルラインに流れる電流が過電流となるとき前記蓄電池モジュールから当該セルラインを切り離すヒューズと、
前記Ｎ個のユニットそれぞれの出力ラインに介在され、当該出力ラインに流れる電流が過電流となるとき当該出力ラインを遮断する気中遮断器と、
前記Ｍ個の蓄電池モジュールそれぞれの出力ラインに介在され、当該出力ラインの電流量を制限する限流抵抗と
を具備し、
いずれかの蓄電池セルが故障して前記蓄電池モジュールの出力ラインに逆流が生じた場合に、前記限流抵抗が前記逆流の電流量を制限することで、他の蓄電池モジュールの前記ヒューズによる切り離し及び他のユニットの前記気中遮断器による遮断を回避して、前記逆流に対する保護協調を行う蓄電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電池システムに用いられる、前記Ｍ個の蓄電池モジュールの一つであって、
前記限流抵抗を備え、
いずれかの蓄電池セルが故障して前記出力ラインに逆流が生じた場合に、前記限流抵抗が前記逆流の電流量を制限して他の蓄電池モジュールの前記ヒューズによる切り離し及び他のユニットの前記気中遮断器による遮断を回避して、前記逆流に対する保護協調を行う蓄電池モジュール。
【請求項３】
それぞれＫ（Ｋは１以上の自然数）個の蓄電池セルを直列接続したＬ（Ｌは２以上の自然数）個のセルラインを並列接続して蓄電池モジュールを構成し、それぞれ前記蓄電池モジュールをＭ（Ｍは２以上の自然数）個単位で並列接続したＮ個（Ｎは２以上の自然数）のユニットの出力を並列に束ねて負荷に供給する蓄電池システムの運用方法であって、
前記Ｌ個のセルラインそれぞれに当該セルラインに流れる電流が過電流となるとき前記蓄電池モジュールから当該セルラインを切り離すヒューズを介在させ、
前記Ｎ個のユニットそれぞれの出力ラインに当該出力ラインに流れる電流が過電流となるとき当該出力ラインを遮断する気中遮断器を介在させ、
前記Ｍ個の蓄電池モジュールそれぞれの出力ラインに当該出力ラインの電流量を制限する限流抵抗を介在させ、
いずれかの蓄電池セルが故障して前記蓄電池モジュールの出力ラインに逆流が生じた場合に、前記限流抵抗が前記逆流の電流量を制限して他の蓄電池モジュールの前記ヒューズによる切り離し及び他のユニットの前記気中遮断器による遮断を回避して、前記逆流に対する保護協調を行う蓄電池システムの運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池システム、蓄電池モジュール及び蓄電池システム運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電池システムでは、それぞれ規定個数の蓄電池セルを直列接続したシリアル回路を並列接続して蓄電池モジュールを構成し、蓄電池モジュールを規定個数毎に並列接続してユニット化し、負荷容量に応じた個数のユニットの出力を並列に束ねて負荷に供給する。このシステム構成において、蓄電池セルが１個でも故障して逆電流が発生すると、同一モジュール内の他の蓄電池セル、さらには他の蓄電池モジュール、さらには他の蓄電池ユニットへの連続故障を誘発する。【０００３】
その対策として、一般的には、ＰＣＳ（Power Conditioning System：電力制御装置）を使用してユニット毎に管理することにより故障個所を限定する方法がとられている。しかしながら、ＰＣＳは蓄電池ユニットに比して大型で場所を取るため、狭い空間での適用には向かず、モジュール単位での管理にも適さない。【０００４】
尚、個々の蓄電池セルにヒューズを接続して各セルを過電流から保護する方法もあるが、この方法では、インピーダンスの低い蓄電池への急峻な電流増加に対応することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２３４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来の蓄電池システムでは、１個の蓄電池セルの故障が逆電流によってシステム全体に誘発する連続故障を防止する策としてＰＣＳを採用しているが、ＰＣＳの大きさがネックとなり、十分な対応策になっていない。【０００７】
本実施形態の課題は、蓄電池セルに故障が生じてもシステム全体への連続故障を確実に防止することのできる蓄電池システム、蓄電池モジュール及び蓄電池システム運用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態に係る蓄電池システムは、それぞれＫ（Ｋは１以上の自然数）個の蓄電池セルを直列接続したＬ（Ｌは２以上の自然数）個のセルラインを並列接続して蓄電池モジュールを構成し、それぞれ蓄電池モジュールをＭ（Ｍは２以上の自然数）個単位で並列接続したＮ個（Ｎは２以上の自然数）のユニットの出力を並列に束ねて負荷に供給するシステムであって、前記Ｌ個のセルラインそれぞれに当該セルラインに流れる電流が過電流となるとき前記蓄電池モジュールから当該セルラインを切り離すヒューズを介在させ、前記Ｎ個のユニットそれぞれの出力ラインに当該出力ラインに流れる電流が過電流となるとき当該出力ラインを遮断する気中遮断器を介在させ、前記Ｍ個の蓄電池モジュールそれぞれの出力ラインに当該出力ラインの電流量を制限する限流抵抗を介在させ、いずれかの蓄電池セルが故障して前記蓄電池モジュールの出力ラインに逆流が生じた場合に、前記限流抵抗が前記逆流の電流量を制限することで、他の蓄電池モジュールの前記ヒューズによる切り離し及び他のユニットの前記気中遮断器による遮断を回避して、前記逆流に対する保護協調を行う態様とすることで、上記の課題を解決する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係る蓄電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す蓄電池モジュールの具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図１に示す蓄電池モジュールの保護協調特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本実施形態における蓄電池システムの構成を示すブロック図である。図１において、１１１〜１１４，１２１〜１２４，１３１〜１３４はそれぞれ同一構成の蓄電池モジュールで、４個単位で並列接続されてユニット化される。各ユニットＵ１〜Ｕ３の出力ラインにはＡＣＢ（Air circuit Breaker：：気中遮断器）１１５，１２５，１３５が挿入される。各ユニットＵ１〜Ｕ３の出力端は互いに並列接続され、ＡＣＢ１４を介してシステム電源出力端に接続される。このシステム電源出力端には、例えばヒューズ１５１〜１５６を介して負荷機器１６１〜１６６が接続される。
【００１２】
図２は上記蓄電池システムに用いられる蓄電池モジュール１１１〜１１４，１２１〜１２４，１３１〜１３４のうちの一つを具体的に示すブロック図である。図２において、Ｂ１１〜Ｂ１３，Ｂ２１〜Ｂ２３，Ｂ３１〜Ｂ３３は蓄電池セル（ここでは個々のブロックを単一のセルとして説明するが、Ｂ１１に例示するように、蓄電池セルを直列に接続したセル群でもよい）、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３はヒューズ、ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２はリレースイッチを示している。蓄電池セルＢ１１〜Ｂ１３、ヒューズＨ１、リレースイッチＳＷ１１，ＳＷ１２は直列に接続されて第１セルラインを構成し、蓄電池セルＢ２１〜Ｂ２３、ヒューズＨ２、リレースイッチＳＷ２１，ＳＷ２２は直列に接続されて第２セルラインを構成し、蓄電池セルＢ３１〜Ｂ３３、ヒューズＨ３、リレースイッチＳＷ３１，ＳＷ３２は直列に接続されて第３セルラインを構成する。これら第１乃至第３のセルラインは互いに並列接続される。
【００１３】
ここで、ヒューズＨ１，Ｈ２，Ｈ３は、セルラインに流れる電流が過電流となるときに回路を遮断する。リレースイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２は、蓄電池セルの異常検出時、交換時にセルラインの切り離し、接続を行うために用いる。上記第１乃至第３セルラインの並列回路とモジュール出力端との間には、ＡＣＢやヒューズよりも短時間に電流を制限する限流抵抗Ｒ１が直列に接続される。
【００１４】
上記構成において、蓄電池モジュール内の各セルラインはヒューズによって保護され、蓄電池モジュールの出力ラインは限流抵抗にＲ１よって保護され、ユニット単位の出力ラインはＡＣＢによって保護される。図３は、上記構成による蓄電池システムに用いられる蓄電池セルの故障に対処するための保護協調特性を示す特性図であり、Ａは限流抵抗Ｒの電力制限ライン、Ｂはヒューズによる電力制限ライン、Ｃ１，Ｃ２はそれぞれＡＣＢの上限ラインと下限ラインを示している。
【００１５】
図３に示たように、限流抵抗Ｒの電流制限に要する時間は、0.1秒以内において、ＡＣＢ、ヒューズのいずれより短時間である。このため、モジュール内において、いずれかの蓄電池セルが故障しても、限流抵抗Ｒの電流制限により、逆流による過電流はヒューズに先立って短時間に抑制され、その後、ヒューズが反応して故障セルのあるラインが切り離される。これにより、モジュール自体の故障は回避され、他のモジュールへの影響も回避される。
【００１６】
以上述べたように、上記構成による実施形態の蓄電池システムは、ＰＣＳのような大型な保護装置を利用しなくても、蓄電池セル故障によるシステム全体への連続故障を確実に防止することができる。
【００１７】
尚、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、電気２重層キャパシタやフライホイールによる電源も、上記実施形態の蓄電池システムとして変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００１８】
１１１〜１１４，１２１〜１２４，１３１〜１３４…蓄電池モジュール、Ｕ１〜Ｕ３…蓄電池ユニット、１１５，１２５，１３５，１４…ＡＣＢ（Air circuit Breaker：：気中遮断器）、１５１〜１５６…ヒューズ、１６１〜１６６…負荷機器、Ｂ１１〜Ｂ１３，Ｂ２１〜Ｂ２３，Ｂ３１〜Ｂ３３…蓄電池セル、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３…ヒューズ、ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２…リレースイッチ。
【図１】
0006226408.tif 000002
【図２】
0006226408.tif 000003
【図３】
0006226408.tif 000004