蓄電装置
【課題】 蓄電電力の利用効率を向上させる蓄電装置を提供する。
【解決手段】 直流電力を出力する蓄電部１１０と、蓄電部１１０と外部とを接続する正側の配線を遮断するスイッチ素子ＳＷと、外部から蓄電部１１０へ電流を流す方向にスイッチ素子ＳＷと並列に接続されたダイオード４２と、スイッチ素子ＳＷの両端の電圧を検知する電圧検知部４４と、電圧検知部４４で検知された電圧が所定値以上となった場合にスイッチ素子ＳＷを開くスイッチ制御部ＣＴＲと、を備える蓄電装置１００。
【解決手段】 直流電力を出力する蓄電部１１０と、蓄電部１１０と外部とを接続する正側の配線を遮断するスイッチ素子ＳＷと、外部から蓄電部１１０へ電流を流す方向にスイッチ素子ＳＷと並列に接続されたダイオード４２と、スイッチ素子ＳＷの両端の電圧を検知する電圧検知部４４と、電圧検知部４４で検知された電圧が所定値以上となった場合にスイッチ素子ＳＷを開くスイッチ制御部ＣＴＲと、を備える蓄電装置１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電時に温室効果ガスを排出しない再生可能エネルギーを利用した発電設備を設置し、電力供給システムを低炭素化することが検討されている。しかしながら、再生可能エネルギーを利用した発電は、電力供給量の制御が困難であり、安定した電力供給を実現することが困難である。
【０００３】
将来、このような再生可能エネルギーを利用した発電設備の設置数が拡大すると、短期的な電力需給バランスが崩れ、電力の周波数が適正値を逸脱する等、電力の安定供給が困難となり、電力の品質が悪化する恐れがある。
【０００４】
そこで、再生可能エネルギーを利用した発電設備での余剰電力を蓄電する二次電池を電力系統側や需要家（ビル、工場など）に設置し、蓄電や配電を行うことも検討されている。ここで、蓄電装置と外部機器とを直流配線で接続することができれば、交流への変換による損失を避け、発電電力の利用効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−６５８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、直流の配電系統においては外部短絡時の保護が困難である。例えば外部との接続ラインに配置されたヒューズにより蓄電装置を保護する場合、短絡の度にヒューズを交換する必要がある。そのため直流配電ラインへの機器の脱着を行うシステムにおいてはメンテナンス性に劣る。
【０００７】
また、接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ：junction field effect transistor）のようなスイッチを直流配電ラインに設けることにより、外部短絡時の過電流を検知してスイッチを開いて回路を遮断することもできる。このとき、スイッチ素子が破壊する前に回路を遮断することができるならば、短絡の度にスイッチ素子を交換する手間を省くことができる。
【０００８】
しかしながら、短絡が生じるとスイッチ素子に流れる電流が大きくなりスイッチ素子において発熱する。そのため、熱によりスイッチ素子が破壊するまでに回路を遮断しなければならず、数十マイクロ秒程度の高速遮断が要求され、短絡検出してから回路を遮断する際の制御が非常に難しかった。
【０００９】
本発明は上記事情を鑑みて成されたものであって、蓄電電力の利用効率を向上させる蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態によれば、直流電力を出力する蓄電部と、前記蓄電部と外部とを接続する正側の配線を遮断するスイッチ素子と、外部から前記蓄電部へ電流を流す方向に前記スイッチ素子と並列に接続されたダイオードと、前記スイッチ素子の両端の電圧を検知する電圧検知部と、前記電圧検知部で検知された電圧が所定値以上となった場合に前記スイッチ素子を開くスイッチ制御部と、を備える蓄電装置。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態の蓄電装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図２】第１実施形態の蓄電装置の短絡保護装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図３】第１実施形態の蓄電装置の短絡保護装置の動作の一例を説明するための図である。
【図４】第２実施形態の蓄電装置の短絡保護装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図５】第３実施形態の蓄電装置の短絡保護装置の一構成例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態の蓄電装置について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に、本実施形態の蓄電装置１００の一構成例を概略的に示す。本実施形態の蓄電装置１００は、建物内の電力系統である交流配電系統に接続される蓄電装置であって、配電系統に接続され、蓄電された電力を外部機器２００に供給する。
【００１４】
蓄電部１１０は、蓄電装置ＢＴと、ＤＣ／ＤＣ変換器１０と、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０と、制御装置３０と、短絡保護装置４０と、を備えている。
【００１５】
蓄電装置ＢＴは、複数の二次電池セルを含む組電池と、組電池の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）等の電池情報を管理する電池管理ユニット（ＢＭＵ：battery management unit）と、を備えている。組電池はリチウムイオン、ＮｉＭＨ、鉛などの二次電池セルを直列あるいは並列に接続して構成されている。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣ変換器１０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御可能なスイッチング素子（図示せず）を有し、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０からの直流電力の電圧変換を行なって蓄電装置ＢＴの組電池に充電したり、組電池に蓄えられた電力の電圧変換を行なって双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０へ放電したりする。
【００１７】
双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０は、ＰＷＭ制御可能なスイッチング素子（図示せず）を有する双方向インバータからなり、配電系統からの交流電力を直流電力に変換してＤＣ／ＤＣ変換器１０へ出力したり、ＤＣ／ＤＣ変換器１０からの直流電力を交流電力に変換して配電系統に出力したりする。
【００１８】
制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣ変換器１０および双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０と通信し、交流配電系統、直流配線、二次電池セルの状態を取得して、組電池の充放電制御および系統連携等、蓄電装置１００全体の制御を行う。
【００１９】
外部機器２００は、たとえば太陽光発電装置ＰＶ、各種負荷５０、６０、他の蓄電システム等を含んでいる。外部機器２００の各機器は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０とＤＣ／ＤＣ変換器１０との間の直流配線から引き出された配線に接続されている。
【００２０】
短絡保護装置４０は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０およびＤＣ／ＤＣ変換器１０の間の直流配線と外部機器２００とを接続する直流配線上に直列に設けられている。本実施形態では、短絡保護装置４０は、外部機器２００側で短絡が発生した際の保護動作を行う。
【００２１】
図２に、短絡保護装置４０の一構成例を概略的に示す。短絡保護装置４０は、直流電力を出力する蓄電部１１０と蓄電部１１０と外部機器２００とを接続する正側の配線を遮断する半導体スイッチ素子ＳＷと、外部機器２００から蓄電部１１０へ電流を流す方向に半導体スイッチ素子ＳＷと並列に接続されたダイオード４２と、半導体スイッチ素子ＳＷの両端の電圧を検知する電圧検知部４４と、温度検知部４６と、ス電圧検知部４４で検知された電圧が所定値以上となった場合に半導体スイッチ素子ＳＷを開くスイッチ制御部ＣＴＲと、冷却部４８と、を備えている。
【００２２】
半導体スイッチ素子ＳＷは、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）の半導体層を含むノーマリオン型の接合型電界効果トランジスタである。半導体スイッチ素子ＳＷのソース電極Ｓは外部機器２００のプラス端子と電気的に接続される。半導体スイッチ素子ＳＷのドレイン電極ＤはＤＣ／ＤＣ変換器１０側のプラス端子と電気的に接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷのゲート電極Ｇの電位は、後述するスイッチ制御部ＣＴＲにより制御される。
【００２３】
ダイオード４２は、半導体スイッチ素子ＳＷと並列に接続されている。ダイオード４２は、半導体スイッチ素子ＳＷのソース電極Ｓからドレイン電極Ｄの方向に順方向となるように接続され、外部機器２００側からＤＣ／ＤＣ変換器１０側に順方向電流を流す向きとする。ダイオード４２は、外部機器２００からＤＣ／ＤＣ変換器１０の方へ過電流が流れる際、半導体スイッチ素子ＳＷの逆耐圧を越えて電圧がかかることを防止する。
【００２４】
電圧検知部４４は、半導体スイッチ素子ＳＷのソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間の電圧を検知して、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲへ出力する。
【００２５】
温度検知部４６は、半導体スイッチ素子ＳＷの近傍に配置された温度センサＳＳと接続され、温度センサＳＳにより半導体スイッチ素子ＳＷの温度を検知し、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲへ出力する。
【００２６】
冷却部４８は、半導体スイッチ素子ＳＷを冷却するクーリングファンやヒートシンク等を備えている。冷却部４８は、スイッチ制御部ＣＴＲからの制御信号に従って、半導体スイッチ素子ＳＷの冷却の開始および停止を行う。
【００２７】
スイッチ制御部ＣＴＲは、電圧検知部４４から受信した電圧値に基づいて、半導体スイッチ素子ＳＷのゲート電極の電位を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲは、半導体スイッチ素子ＳＷのソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間の電圧が短絡検知電圧以上となった場合に、半導体スイッチ素子ＳＷを開く。
【００２８】
また、スイッチ制御部ＣＴＲは、温度検知部４６から受信した温度値に基づいて、冷却部４８を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲは、半導体スイッチ素子ＳＷの温度が所定値以上となった場合に、冷却部４８による冷却を開始する。
【００２９】
図３に、半導体スイッチ素子ＳＷのソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間の電圧をＶとし、半導体スイッチ素子ＳＷに流れる電流をＩとし、短絡が生じた際の電圧Ｖと電流Ｉとの時間変化の一例を示す。なお、図３では、半導体スイッチ素子ＳＷとして半導体層として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含むノーマリオン型の接合型電界効果トランジスタを採用した場合の電圧Ｖと電流Ｉについて示している。
【００３０】
まず、外部短絡が発生すると、半導体スイッチ素子ＳＷに短絡電流が流れ、電流Ｉが定格電流以上となる。その後、数マイクロ秒経過すると、半導体スイッチ素子の温度が上昇してオン抵抗が大きくなり、半導体スイッチ素子ＳＷに流れる電流が抑制され、電流Ｉは定格電流を下回る。この電流抑制機能は、高温動作特性がケイ素（Ｓｉ）よりも炭化ケイ素（ＳｉＣ）の方が優れているため素子が破壊する前に電流抑制が働くという性質に由来している。
【００３１】
自己電抑制領域においては半導体スイッチ素子ＳＷの定格電流以下の電流Ｉしか流れておらず、この領域では電流Ｉを測定しても短絡しているのかどうかを判断することはできない。
【００３２】
短絡した瞬間であれば定格以上の電流が流れているため、この電流を検知すれば短絡しているかどうかを判断できる。しかしながら、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の半導体層を含む半導体スイッチ素子ＳＷにおいては数マイクロ秒経つと電流Ｉが抑制されるため、極めて短時間での検出が必要となり、実際の回路で実現するためには誤動作防止のためのノイズ耐量設計が難しい。
【００３３】
そこで本実施形態の蓄電装置においては、半導体スイッチ素子ＳＷの電圧Ｖを検知することで短絡を判断している。半導体スイッチ素子ＳＷの電圧Ｖは回路の時定数に依存して徐々に上昇し、短絡が発生してから１ミリ秒乃至１０ミリ秒後に短絡検知電圧に到達する。そのため、電圧Ｖを検出して短絡しているか否か判断し、半導体スイッチ素子ＳＷのゲート電位を制御することで、誤動作することなく確実に短絡保護を実現することができる。
【００３４】
また、上述の通り、短絡発生時は半導体スイッチ素子ＳＷの温度が上昇してしまうため、短絡保護装置４０には冷却装置が必要となる。スイッチ制御部ＣＴＲは、温度検知部４６から温度情報を受信し、クーリングファンやヒートシンク等を起動する。スイッチ制御部ＣＴＲは、半導体スイッチ素子ＳＷの温度が高いときは、クーリングファンを回して冷却能力を高めるとよい。
【００３５】
このようにして、短絡保護装置４０は外部短絡に対して回路を保護しながら確実に回路を遮断することができる。したがって、本実施形態によれば、蓄電装置１００と外部機器２００とを直流配線で接続した場合であっても外部短絡時に確実に回路を保護することができ、その結果、蓄電電力の利用効率の高い蓄電装置を提供することができる。
【００３６】
次に、第２実施形態の蓄電装置について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において上述の第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図４に、本実施形態の蓄電装置１００の短絡保護装置４０の一構成例を概略的に示す。
【００３８】
短絡保護装置４０は、蓄電部１１０と外部機器２００との間の正側の配線に直列に接続された半導体スイッチ素子ＳＷＡ、ＳＷＢと、ダイオード４２Ａ、４２Ｂと、電圧検知部４４Ａ、４４Ｂと、スイッチ制御部ＣＴＲＡ、ＣＴＲＢと、を備えている。
【００３９】
半導体スイッチ素子ＳＷＡ、ＳＷＢは、例えば半導体層として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含むノーマリオン型の接合型電界効果トランジスタである。
【００４０】
半導体スイッチ素子ＳＷＡのソース電極は半導体スイッチ素子ＳＷＢのドレイン電極と接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＡのドレイン電極はＤＣ／ＤＣ変換器１０側のプラス端子と電気的に接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＡのゲート電極の電位はスイッチ制御部ＣＴＲＡにより制御される。
【００４１】
半導体スイッチ素子ＳＷＢのドレイン電極は外部機器２００側のプラス端子と電気的に接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＢのゲート電極の電位はスイッチ制御部ＣＴＲＢにより制御される。
【００４２】
ダイオード４２Ａは、半導体スイッチ素子ＳＷＡと並列に接続されている。ダイオード４２Ａは、半導体スイッチ素子ＳＷＡのソース電極からドレイン電極の方向に順方向となるように接続され、外部機器２００側からＤＣ／ＤＣ変換器１０側に順方向電流を流す向きとする。ダイオード４２Ａは、外部機器２００からＤＣ／ＤＣ変換器１０の方へ過電流が流れる際、半導体スイッチ素子ＳＷＡの逆耐圧を越えて電圧がかかることを防止する。
【００４３】
ダイオード４２Ｂは、半導体スイッチ素子ＳＷＢと並列に接続されている。ダイオード４２Ｂは、半導体スイッチ素子ＳＷＢのソース電極からドレイン電極の方向に順方向となるように接続され、ＤＣ／ＤＣ変換器１０側から外部機器２００側に順方向電流を流す向きとする。ダイオード４２Ｂは、ＤＣ／ＤＣ変換器１０から外部機器２００の方向へ過電流が流れる際、半導体スイッチ素子ＳＷＢの逆耐圧を越えて電圧がかかることを防止する。
【００４４】
電圧検知部４４Ａは、半導体スイッチ素子ＳＷＡのソース電極とドレイン電極との間の電圧を検知して、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲＡへ出力する。電圧検知部４４Ｂは、半導体スイッチ素子ＳＷＢのソース電極とドレイン電極との間の電圧を検知して、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲＢへ出力する。
【００４５】
スイッチ制御部ＣＴＲＡは、電圧検知部４４Ａから受信した電圧値に基づいて、半導体スイッチ素子ＳＷＡのゲート電極の電位を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲＡは、半導体スイッチ素子ＳＷＡのソース電極とドレイン電極との間の電圧が短絡検知電圧以上となった場合に、半導体スイッチ素子ＳＷＡを開く。
【００４６】
スイッチ制御部ＣＴＲＢは、電圧検知部４４Ｂから受信した電圧値に基づいて、半導体スイッチ素子ＳＷＢのゲート電極の電位を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲＢは、半導体スイッチ素子ＳＷＢのソース電極とドレイン電極との間の電圧が短絡検知電圧以上となった場合に、半導体スイッチ素子ＳＷＢを開く。
【００４７】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む接合型電界効果トランジスタは一般に逆耐圧が無いため、上述の第１実施形態の蓄電装置の内部側で短絡があるときなど、外部機器から蓄電装置内部へ短絡エネルギーが流れるときは逆並列接続したダイオードを用いて電流を流す必要がある。これに対し、本実施形態の蓄電装置１００では、短絡保護装置４０が互いに逆向きに接続された半導体スイッチ素子ＳＷＡ、ＳＷＢを備え、双方向の短絡保護を行うことを可能としている。
【００４８】
すなわち、本実施形態の蓄電装置１００では外部短絡および内部短絡に対して回路を保護しながら確実に回路を遮断することができる。したがって、本実施形態によれば、蓄電装置１００と外部機器２００とを直流配線で接続した場合であっても短絡発生時に確実に回路を保護することができ、その結果、蓄電電力の利用効率の高い蓄電装置を提供することができる。
【００４９】
次に、第３実施形態の蓄電装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００５０】
図５に、本実施形態の蓄電装置１００の短絡保護装置４０の一構成例を概略的に示す。
【００５１】
本実施形態の蓄電装置１００の短絡保護装置４０は、上記第２実施形態の短絡保護装置４０に加えて、蓄電部１１０と外部機器２００との間の負側の配線にも半導体スイッチ素子が直列に接続されている。
【００５２】
本実施形態では、短絡保護装置４０は、蓄電部１１０と外部機器２００との間の負側の配線に直列に接続された半導体スイッチ素子ＳＷＣ、ＳＷＤと、ダイオード４２Ｃ、４２Ｄと、電圧検知部４４Ｃ、４４Ｄと、スイッチ制御部ＣＴＲＣ、ＣＴＲＤと、を備えている。半導体スイッチ素子ＳＷＣ、ＳＷＤは、例えば半導体層として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含むノーマリオン型の接合型電界効果トランジスタである。
【００５３】
半導体スイッチ素子ＳＷＣのソース電極は半導体スイッチ素子ＳＷＤのドレイン電極と接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＣのドレイン電極はＤＣ／ＤＣ変換器１０側のプラス端子と電気的に接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＣのゲート電極の電位はスイッチ制御部ＣＴＲＡにより制御される。
【００５４】
半導体スイッチ素子ＳＷＤのドレイン電極は外部機器２００側のプラス端子と電気的に接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＤのゲート電極の電位はスイッチ制御部ＣＴＲＤにより制御される。
【００５５】
ダイオード４２Ｃは、半導体スイッチ素子ＳＷＣと並列に接続されている。ダイオード４２Ｃは、半導体スイッチ素子ＳＷＣのソース電極からドレイン電極の方向に順方向となるように接続され、外部機器２００側からＤＣ／ＤＣ変換器１０側に順方向電流を流す向きとする。ダイオード４２Ｃは、外部機器２００からＤＣ／ＤＣ変換器１０の方へ過電流が流れる際、半導体スイッチ素子ＳＷＡの逆耐圧を越えて電圧がかかることを防止する。
【００５６】
ダイオード４２Ｄは、半導体スイッチ素子ＳＷＤと並列に接続されている。ダイオード４２Ｄは、半導体スイッチ素子ＳＷＤのソース電極からドレイン電極の方向に順方向となるように接続され、ＤＣ／ＤＣ変換器１０側から外部機器２００側に順方向電流を流す向きとする。ダイオード４２Ｄは、ＤＣ／ＤＣ変換器１０から外部機器２００の方向へ過電流が流れる際、半導体スイッチ素子ＳＷＢの逆耐圧を越えて電圧がかかることを防止する。
【００５７】
電圧検知部４４Ｃは、半導体スイッチ素子ＳＷＣのソース電極とドレイン電極との間の電圧を検知して、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲＣへ出力する。電圧検知部４４Ｄは、半導体スイッチ素子ＳＷＤのソース電極とドレイン電極との間の電圧を検知して、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲＤへ出力する。
【００５８】
スイッチ制御部ＣＴＲＣは、電圧検知部４４Ｃから受信した電圧値に基づいて、半導体スイッチ素子ＳＷＣのゲート電極の電位を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲＣは、半導体スイッチ素子ＳＷＣのソース電極とドレイン電極との間の電圧が短絡検知電圧以上となった場合に、半導体スイッチ素子ＳＷＣを開く。
【００５９】
スイッチ制御部ＣＴＲＤは、電圧検知部４４Ｄから受信した電圧値に基づいて、半導体スイッチ素子ＳＷＤのゲート電極の電位を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲＤは、半導体スイッチ素子ＳＷＤのソース電極とドレイン電極との間の電圧が短絡検知電圧以上となった場合に、半導体スイッチ素子ＳＷＤを開く。
【００６０】
上記構成以外は、本実施形態の蓄電装置１００は上述の第２実施形態の蓄電装置１００と同様である。
【００６１】
すなわち、本実施形態の蓄電装置１００では外部短絡および内部短絡に対して回路を保護しながら確実に回路を遮断することができる。さらに、本実施形態では、上述の第２実施形態の蓄電装置１００のように外部機器２００側や蓄電装置１００内部での双方向短絡保護を行うだけでなく、地絡から回路を保護することも可能となる。
【００６２】
したがって、本実施形態によれば、蓄電装置１００と外部機器２００とを直流配線で接続した場合であっても短絡発生時に確実に回路を保護することができ、その結果、蓄電電力の利用効率の高い蓄電装置を提供することができる。
【００６３】
なお、第２実施形態と第３実施形態において、短絡保護装置４０は温度検知部と冷却部とを備えていても良い。温度検知部と冷却部とを設けると、短絡発生時の発熱を抑制することが可能となる。
【００６４】
また、上述の実施形態では、半導体スイッチ素子はノーマリオン型のスイッチ素子であったが、ノーマリオフ型の半導体スイッチ素子であってもよい。また、短絡保護装置４０は炭化ケイ素（ＳｉＣ）の半導体層を含む半導体スイッチ素子を備えていたが、これに限らず発熱した際、素子が破壊される前に素子に流れる電流が抑制されるスイッチ素子であればよい。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
ＣＴＲ、ＣＴＲＡ〜ＣＴＲＤ…スイッチ制御部、ＢＴ…蓄電装置、ＳＷ、ＳＷＡ〜ＳＷＤ…半導体スイッチ素子、ＳＳ…温度センサ、１０…ＤＣ／ＤＣ変換器、２０…ＤＣ／ＤＣ変換器、３０…制御装置、４０…短絡保護装置、４２、４２Ａ〜４２Ｄ…ダイオード、４４、４４Ａ〜４４Ｄ…電圧検知部、４６…温度検知部、４８…冷却部、１００…蓄電装置、１１０…蓄電部、２００…外部機器。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電時に温室効果ガスを排出しない再生可能エネルギーを利用した発電設備を設置し、電力供給システムを低炭素化することが検討されている。しかしながら、再生可能エネルギーを利用した発電は、電力供給量の制御が困難であり、安定した電力供給を実現することが困難である。
【０００３】
将来、このような再生可能エネルギーを利用した発電設備の設置数が拡大すると、短期的な電力需給バランスが崩れ、電力の周波数が適正値を逸脱する等、電力の安定供給が困難となり、電力の品質が悪化する恐れがある。
【０００４】
そこで、再生可能エネルギーを利用した発電設備での余剰電力を蓄電する二次電池を電力系統側や需要家（ビル、工場など）に設置し、蓄電や配電を行うことも検討されている。ここで、蓄電装置と外部機器とを直流配線で接続することができれば、交流への変換による損失を避け、発電電力の利用効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−６５８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、直流の配電系統においては外部短絡時の保護が困難である。例えば外部との接続ラインに配置されたヒューズにより蓄電装置を保護する場合、短絡の度にヒューズを交換する必要がある。そのため直流配電ラインへの機器の脱着を行うシステムにおいてはメンテナンス性に劣る。
【０００７】
また、接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ：junction field effect transistor）のようなスイッチを直流配電ラインに設けることにより、外部短絡時の過電流を検知してスイッチを開いて回路を遮断することもできる。このとき、スイッチ素子が破壊する前に回路を遮断することができるならば、短絡の度にスイッチ素子を交換する手間を省くことができる。
【０００８】
しかしながら、短絡が生じるとスイッチ素子に流れる電流が大きくなりスイッチ素子において発熱する。そのため、熱によりスイッチ素子が破壊するまでに回路を遮断しなければならず、数十マイクロ秒程度の高速遮断が要求され、短絡検出してから回路を遮断する際の制御が非常に難しかった。
【０００９】
本発明は上記事情を鑑みて成されたものであって、蓄電電力の利用効率を向上させる蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態によれば、直流電力を出力する蓄電部と、前記蓄電部と外部とを接続する正側の配線を遮断するスイッチ素子と、外部から前記蓄電部へ電流を流す方向に前記スイッチ素子と並列に接続されたダイオードと、前記スイッチ素子の両端の電圧を検知する電圧検知部と、前記電圧検知部で検知された電圧が所定値以上となった場合に前記スイッチ素子を開くスイッチ制御部と、を備える蓄電装置。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態の蓄電装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図２】第１実施形態の蓄電装置の短絡保護装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図３】第１実施形態の蓄電装置の短絡保護装置の動作の一例を説明するための図である。
【図４】第２実施形態の蓄電装置の短絡保護装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図５】第３実施形態の蓄電装置の短絡保護装置の一構成例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態の蓄電装置について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に、本実施形態の蓄電装置１００の一構成例を概略的に示す。本実施形態の蓄電装置１００は、建物内の電力系統である交流配電系統に接続される蓄電装置であって、配電系統に接続され、蓄電された電力を外部機器２００に供給する。
【００１４】
蓄電部１１０は、蓄電装置ＢＴと、ＤＣ／ＤＣ変換器１０と、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０と、制御装置３０と、短絡保護装置４０と、を備えている。
【００１５】
蓄電装置ＢＴは、複数の二次電池セルを含む組電池と、組電池の充電状態（ＳＯＣ：state of charge）等の電池情報を管理する電池管理ユニット（ＢＭＵ：battery management unit）と、を備えている。組電池はリチウムイオン、ＮｉＭＨ、鉛などの二次電池セルを直列あるいは並列に接続して構成されている。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣ変換器１０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御可能なスイッチング素子（図示せず）を有し、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０からの直流電力の電圧変換を行なって蓄電装置ＢＴの組電池に充電したり、組電池に蓄えられた電力の電圧変換を行なって双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０へ放電したりする。
【００１７】
双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０は、ＰＷＭ制御可能なスイッチング素子（図示せず）を有する双方向インバータからなり、配電系統からの交流電力を直流電力に変換してＤＣ／ＤＣ変換器１０へ出力したり、ＤＣ／ＤＣ変換器１０からの直流電力を交流電力に変換して配電系統に出力したりする。
【００１８】
制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣ変換器１０および双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０と通信し、交流配電系統、直流配線、二次電池セルの状態を取得して、組電池の充放電制御および系統連携等、蓄電装置１００全体の制御を行う。
【００１９】
外部機器２００は、たとえば太陽光発電装置ＰＶ、各種負荷５０、６０、他の蓄電システム等を含んでいる。外部機器２００の各機器は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０とＤＣ／ＤＣ変換器１０との間の直流配線から引き出された配線に接続されている。
【００２０】
短絡保護装置４０は、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器２０およびＤＣ／ＤＣ変換器１０の間の直流配線と外部機器２００とを接続する直流配線上に直列に設けられている。本実施形態では、短絡保護装置４０は、外部機器２００側で短絡が発生した際の保護動作を行う。
【００２１】
図２に、短絡保護装置４０の一構成例を概略的に示す。短絡保護装置４０は、直流電力を出力する蓄電部１１０と蓄電部１１０と外部機器２００とを接続する正側の配線を遮断する半導体スイッチ素子ＳＷと、外部機器２００から蓄電部１１０へ電流を流す方向に半導体スイッチ素子ＳＷと並列に接続されたダイオード４２と、半導体スイッチ素子ＳＷの両端の電圧を検知する電圧検知部４４と、温度検知部４６と、ス電圧検知部４４で検知された電圧が所定値以上となった場合に半導体スイッチ素子ＳＷを開くスイッチ制御部ＣＴＲと、冷却部４８と、を備えている。
【００２２】
半導体スイッチ素子ＳＷは、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）の半導体層を含むノーマリオン型の接合型電界効果トランジスタである。半導体スイッチ素子ＳＷのソース電極Ｓは外部機器２００のプラス端子と電気的に接続される。半導体スイッチ素子ＳＷのドレイン電極ＤはＤＣ／ＤＣ変換器１０側のプラス端子と電気的に接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷのゲート電極Ｇの電位は、後述するスイッチ制御部ＣＴＲにより制御される。
【００２３】
ダイオード４２は、半導体スイッチ素子ＳＷと並列に接続されている。ダイオード４２は、半導体スイッチ素子ＳＷのソース電極Ｓからドレイン電極Ｄの方向に順方向となるように接続され、外部機器２００側からＤＣ／ＤＣ変換器１０側に順方向電流を流す向きとする。ダイオード４２は、外部機器２００からＤＣ／ＤＣ変換器１０の方へ過電流が流れる際、半導体スイッチ素子ＳＷの逆耐圧を越えて電圧がかかることを防止する。
【００２４】
電圧検知部４４は、半導体スイッチ素子ＳＷのソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間の電圧を検知して、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲへ出力する。
【００２５】
温度検知部４６は、半導体スイッチ素子ＳＷの近傍に配置された温度センサＳＳと接続され、温度センサＳＳにより半導体スイッチ素子ＳＷの温度を検知し、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲへ出力する。
【００２６】
冷却部４８は、半導体スイッチ素子ＳＷを冷却するクーリングファンやヒートシンク等を備えている。冷却部４８は、スイッチ制御部ＣＴＲからの制御信号に従って、半導体スイッチ素子ＳＷの冷却の開始および停止を行う。
【００２７】
スイッチ制御部ＣＴＲは、電圧検知部４４から受信した電圧値に基づいて、半導体スイッチ素子ＳＷのゲート電極の電位を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲは、半導体スイッチ素子ＳＷのソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間の電圧が短絡検知電圧以上となった場合に、半導体スイッチ素子ＳＷを開く。
【００２８】
また、スイッチ制御部ＣＴＲは、温度検知部４６から受信した温度値に基づいて、冷却部４８を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲは、半導体スイッチ素子ＳＷの温度が所定値以上となった場合に、冷却部４８による冷却を開始する。
【００２９】
図３に、半導体スイッチ素子ＳＷのソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間の電圧をＶとし、半導体スイッチ素子ＳＷに流れる電流をＩとし、短絡が生じた際の電圧Ｖと電流Ｉとの時間変化の一例を示す。なお、図３では、半導体スイッチ素子ＳＷとして半導体層として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含むノーマリオン型の接合型電界効果トランジスタを採用した場合の電圧Ｖと電流Ｉについて示している。
【００３０】
まず、外部短絡が発生すると、半導体スイッチ素子ＳＷに短絡電流が流れ、電流Ｉが定格電流以上となる。その後、数マイクロ秒経過すると、半導体スイッチ素子の温度が上昇してオン抵抗が大きくなり、半導体スイッチ素子ＳＷに流れる電流が抑制され、電流Ｉは定格電流を下回る。この電流抑制機能は、高温動作特性がケイ素（Ｓｉ）よりも炭化ケイ素（ＳｉＣ）の方が優れているため素子が破壊する前に電流抑制が働くという性質に由来している。
【００３１】
自己電抑制領域においては半導体スイッチ素子ＳＷの定格電流以下の電流Ｉしか流れておらず、この領域では電流Ｉを測定しても短絡しているのかどうかを判断することはできない。
【００３２】
短絡した瞬間であれば定格以上の電流が流れているため、この電流を検知すれば短絡しているかどうかを判断できる。しかしながら、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の半導体層を含む半導体スイッチ素子ＳＷにおいては数マイクロ秒経つと電流Ｉが抑制されるため、極めて短時間での検出が必要となり、実際の回路で実現するためには誤動作防止のためのノイズ耐量設計が難しい。
【００３３】
そこで本実施形態の蓄電装置においては、半導体スイッチ素子ＳＷの電圧Ｖを検知することで短絡を判断している。半導体スイッチ素子ＳＷの電圧Ｖは回路の時定数に依存して徐々に上昇し、短絡が発生してから１ミリ秒乃至１０ミリ秒後に短絡検知電圧に到達する。そのため、電圧Ｖを検出して短絡しているか否か判断し、半導体スイッチ素子ＳＷのゲート電位を制御することで、誤動作することなく確実に短絡保護を実現することができる。
【００３４】
また、上述の通り、短絡発生時は半導体スイッチ素子ＳＷの温度が上昇してしまうため、短絡保護装置４０には冷却装置が必要となる。スイッチ制御部ＣＴＲは、温度検知部４６から温度情報を受信し、クーリングファンやヒートシンク等を起動する。スイッチ制御部ＣＴＲは、半導体スイッチ素子ＳＷの温度が高いときは、クーリングファンを回して冷却能力を高めるとよい。
【００３５】
このようにして、短絡保護装置４０は外部短絡に対して回路を保護しながら確実に回路を遮断することができる。したがって、本実施形態によれば、蓄電装置１００と外部機器２００とを直流配線で接続した場合であっても外部短絡時に確実に回路を保護することができ、その結果、蓄電電力の利用効率の高い蓄電装置を提供することができる。
【００３６】
次に、第２実施形態の蓄電装置について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において上述の第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
図４に、本実施形態の蓄電装置１００の短絡保護装置４０の一構成例を概略的に示す。
【００３８】
短絡保護装置４０は、蓄電部１１０と外部機器２００との間の正側の配線に直列に接続された半導体スイッチ素子ＳＷＡ、ＳＷＢと、ダイオード４２Ａ、４２Ｂと、電圧検知部４４Ａ、４４Ｂと、スイッチ制御部ＣＴＲＡ、ＣＴＲＢと、を備えている。
【００３９】
半導体スイッチ素子ＳＷＡ、ＳＷＢは、例えば半導体層として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含むノーマリオン型の接合型電界効果トランジスタである。
【００４０】
半導体スイッチ素子ＳＷＡのソース電極は半導体スイッチ素子ＳＷＢのドレイン電極と接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＡのドレイン電極はＤＣ／ＤＣ変換器１０側のプラス端子と電気的に接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＡのゲート電極の電位はスイッチ制御部ＣＴＲＡにより制御される。
【００４１】
半導体スイッチ素子ＳＷＢのドレイン電極は外部機器２００側のプラス端子と電気的に接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＢのゲート電極の電位はスイッチ制御部ＣＴＲＢにより制御される。
【００４２】
ダイオード４２Ａは、半導体スイッチ素子ＳＷＡと並列に接続されている。ダイオード４２Ａは、半導体スイッチ素子ＳＷＡのソース電極からドレイン電極の方向に順方向となるように接続され、外部機器２００側からＤＣ／ＤＣ変換器１０側に順方向電流を流す向きとする。ダイオード４２Ａは、外部機器２００からＤＣ／ＤＣ変換器１０の方へ過電流が流れる際、半導体スイッチ素子ＳＷＡの逆耐圧を越えて電圧がかかることを防止する。
【００４３】
ダイオード４２Ｂは、半導体スイッチ素子ＳＷＢと並列に接続されている。ダイオード４２Ｂは、半導体スイッチ素子ＳＷＢのソース電極からドレイン電極の方向に順方向となるように接続され、ＤＣ／ＤＣ変換器１０側から外部機器２００側に順方向電流を流す向きとする。ダイオード４２Ｂは、ＤＣ／ＤＣ変換器１０から外部機器２００の方向へ過電流が流れる際、半導体スイッチ素子ＳＷＢの逆耐圧を越えて電圧がかかることを防止する。
【００４４】
電圧検知部４４Ａは、半導体スイッチ素子ＳＷＡのソース電極とドレイン電極との間の電圧を検知して、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲＡへ出力する。電圧検知部４４Ｂは、半導体スイッチ素子ＳＷＢのソース電極とドレイン電極との間の電圧を検知して、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲＢへ出力する。
【００４５】
スイッチ制御部ＣＴＲＡは、電圧検知部４４Ａから受信した電圧値に基づいて、半導体スイッチ素子ＳＷＡのゲート電極の電位を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲＡは、半導体スイッチ素子ＳＷＡのソース電極とドレイン電極との間の電圧が短絡検知電圧以上となった場合に、半導体スイッチ素子ＳＷＡを開く。
【００４６】
スイッチ制御部ＣＴＲＢは、電圧検知部４４Ｂから受信した電圧値に基づいて、半導体スイッチ素子ＳＷＢのゲート電極の電位を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲＢは、半導体スイッチ素子ＳＷＢのソース電極とドレイン電極との間の電圧が短絡検知電圧以上となった場合に、半導体スイッチ素子ＳＷＢを開く。
【００４７】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む接合型電界効果トランジスタは一般に逆耐圧が無いため、上述の第１実施形態の蓄電装置の内部側で短絡があるときなど、外部機器から蓄電装置内部へ短絡エネルギーが流れるときは逆並列接続したダイオードを用いて電流を流す必要がある。これに対し、本実施形態の蓄電装置１００では、短絡保護装置４０が互いに逆向きに接続された半導体スイッチ素子ＳＷＡ、ＳＷＢを備え、双方向の短絡保護を行うことを可能としている。
【００４８】
すなわち、本実施形態の蓄電装置１００では外部短絡および内部短絡に対して回路を保護しながら確実に回路を遮断することができる。したがって、本実施形態によれば、蓄電装置１００と外部機器２００とを直流配線で接続した場合であっても短絡発生時に確実に回路を保護することができ、その結果、蓄電電力の利用効率の高い蓄電装置を提供することができる。
【００４９】
次に、第３実施形態の蓄電装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００５０】
図５に、本実施形態の蓄電装置１００の短絡保護装置４０の一構成例を概略的に示す。
【００５１】
本実施形態の蓄電装置１００の短絡保護装置４０は、上記第２実施形態の短絡保護装置４０に加えて、蓄電部１１０と外部機器２００との間の負側の配線にも半導体スイッチ素子が直列に接続されている。
【００５２】
本実施形態では、短絡保護装置４０は、蓄電部１１０と外部機器２００との間の負側の配線に直列に接続された半導体スイッチ素子ＳＷＣ、ＳＷＤと、ダイオード４２Ｃ、４２Ｄと、電圧検知部４４Ｃ、４４Ｄと、スイッチ制御部ＣＴＲＣ、ＣＴＲＤと、を備えている。半導体スイッチ素子ＳＷＣ、ＳＷＤは、例えば半導体層として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含むノーマリオン型の接合型電界効果トランジスタである。
【００５３】
半導体スイッチ素子ＳＷＣのソース電極は半導体スイッチ素子ＳＷＤのドレイン電極と接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＣのドレイン電極はＤＣ／ＤＣ変換器１０側のプラス端子と電気的に接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＣのゲート電極の電位はスイッチ制御部ＣＴＲＡにより制御される。
【００５４】
半導体スイッチ素子ＳＷＤのドレイン電極は外部機器２００側のプラス端子と電気的に接続されている。半導体スイッチ素子ＳＷＤのゲート電極の電位はスイッチ制御部ＣＴＲＤにより制御される。
【００５５】
ダイオード４２Ｃは、半導体スイッチ素子ＳＷＣと並列に接続されている。ダイオード４２Ｃは、半導体スイッチ素子ＳＷＣのソース電極からドレイン電極の方向に順方向となるように接続され、外部機器２００側からＤＣ／ＤＣ変換器１０側に順方向電流を流す向きとする。ダイオード４２Ｃは、外部機器２００からＤＣ／ＤＣ変換器１０の方へ過電流が流れる際、半導体スイッチ素子ＳＷＡの逆耐圧を越えて電圧がかかることを防止する。
【００５６】
ダイオード４２Ｄは、半導体スイッチ素子ＳＷＤと並列に接続されている。ダイオード４２Ｄは、半導体スイッチ素子ＳＷＤのソース電極からドレイン電極の方向に順方向となるように接続され、ＤＣ／ＤＣ変換器１０側から外部機器２００側に順方向電流を流す向きとする。ダイオード４２Ｄは、ＤＣ／ＤＣ変換器１０から外部機器２００の方向へ過電流が流れる際、半導体スイッチ素子ＳＷＢの逆耐圧を越えて電圧がかかることを防止する。
【００５７】
電圧検知部４４Ｃは、半導体スイッチ素子ＳＷＣのソース電極とドレイン電極との間の電圧を検知して、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲＣへ出力する。電圧検知部４４Ｄは、半導体スイッチ素子ＳＷＤのソース電極とドレイン電極との間の電圧を検知して、周期的にスイッチ制御部ＣＴＲＤへ出力する。
【００５８】
スイッチ制御部ＣＴＲＣは、電圧検知部４４Ｃから受信した電圧値に基づいて、半導体スイッチ素子ＳＷＣのゲート電極の電位を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲＣは、半導体スイッチ素子ＳＷＣのソース電極とドレイン電極との間の電圧が短絡検知電圧以上となった場合に、半導体スイッチ素子ＳＷＣを開く。
【００５９】
スイッチ制御部ＣＴＲＤは、電圧検知部４４Ｄから受信した電圧値に基づいて、半導体スイッチ素子ＳＷＤのゲート電極の電位を制御する。スイッチ制御部ＣＴＲＤは、半導体スイッチ素子ＳＷＤのソース電極とドレイン電極との間の電圧が短絡検知電圧以上となった場合に、半導体スイッチ素子ＳＷＤを開く。
【００６０】
上記構成以外は、本実施形態の蓄電装置１００は上述の第２実施形態の蓄電装置１００と同様である。
【００６１】
すなわち、本実施形態の蓄電装置１００では外部短絡および内部短絡に対して回路を保護しながら確実に回路を遮断することができる。さらに、本実施形態では、上述の第２実施形態の蓄電装置１００のように外部機器２００側や蓄電装置１００内部での双方向短絡保護を行うだけでなく、地絡から回路を保護することも可能となる。
【００６２】
したがって、本実施形態によれば、蓄電装置１００と外部機器２００とを直流配線で接続した場合であっても短絡発生時に確実に回路を保護することができ、その結果、蓄電電力の利用効率の高い蓄電装置を提供することができる。
【００６３】
なお、第２実施形態と第３実施形態において、短絡保護装置４０は温度検知部と冷却部とを備えていても良い。温度検知部と冷却部とを設けると、短絡発生時の発熱を抑制することが可能となる。
【００６４】
また、上述の実施形態では、半導体スイッチ素子はノーマリオン型のスイッチ素子であったが、ノーマリオフ型の半導体スイッチ素子であってもよい。また、短絡保護装置４０は炭化ケイ素（ＳｉＣ）の半導体層を含む半導体スイッチ素子を備えていたが、これに限らず発熱した際、素子が破壊される前に素子に流れる電流が抑制されるスイッチ素子であればよい。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
ＣＴＲ、ＣＴＲＡ〜ＣＴＲＤ…スイッチ制御部、ＢＴ…蓄電装置、ＳＷ、ＳＷＡ〜ＳＷＤ…半導体スイッチ素子、ＳＳ…温度センサ、１０…ＤＣ／ＤＣ変換器、２０…ＤＣ／ＤＣ変換器、３０…制御装置、４０…短絡保護装置、４２、４２Ａ〜４２Ｄ…ダイオード、４４、４４Ａ〜４４Ｄ…電圧検知部、４６…温度検知部、４８…冷却部、１００…蓄電装置、１１０…蓄電部、２００…外部機器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を出力する蓄電部と、
前記蓄電部と外部とを接続する正側の配線を遮断するスイッチ素子と、
外部から前記蓄電部へ電流を流す方向に前記スイッチ素子と並列に接続されたダイオードと、
前記スイッチ素子の両端の電圧を検知する電圧検知部と、
前記電圧検知部で検知された電圧が所定値以上となった場合に前記スイッチ素子を開くスイッチ制御部と、を備える蓄電装置。
【請求項２】
前記スイッチ素子は、炭化ケイ素の半導体層を含むノーマリオフ型の接合型電界効果トランジスタである請求項１記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記スイッチ素子近傍の温度を検知する温度検知部と、
前記スイッチ素子を冷却する冷却部と、をさらに有し、
前記制御部は、前記温度検知部から通知された温度情報に基づいて前記冷却部を制御する請求項１記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記正側の配線において前記スイッチ素子と逆向きに接続され、前記正側の配線を遮断する第２スイッチ素子と、
前記蓄電部から外部へ電流を流す方向に前記第２スイッチ素子と並列に接続された第２ダイオードと、
前記第２スイッチ素子の両端の電圧を検知する第２電圧検知部と、
前記第２電圧検知部で検知された電圧が所定値以上となった場合に前記第２スイッチ素子を開く第２スイッチ制御部と、をさらに備える請求項１又は請求項２記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記蓄電部と外部とを接続する負側の配線に互いに逆向きに配置され前記負側の配線を遮断する第３スイッチ素子および第４スイッチ素子と、
前記外部から前記蓄電部へ電流を流す方向に前記第３スイッチ素子と並列に接続された第３ダイオードと、
前記第３スイッチ素子の両端の電圧を検知する第３電圧検知部と、
前記第３電圧検知部で検知された電圧が所定値以上となった場合に、前記第３スイッチ素子を開く第３スイッチ制御部と、
前記外部から前記蓄電部へ電流を流す方向に前記第４スイッチ素子と並列に接続された第４ダイオードと、
前記第４スイッチ素子の両端の電圧を検知する第４電圧検知部と、
前記第４電圧検知部で検知された電圧が所定値以上となった場合に、前記第４スイッチ素子を開く第４スイッチ制御部と、を備えた請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の蓄電装置。
【請求項１】
直流電力を出力する蓄電部と、
前記蓄電部と外部とを接続する正側の配線を遮断するスイッチ素子と、
外部から前記蓄電部へ電流を流す方向に前記スイッチ素子と並列に接続されたダイオードと、
前記スイッチ素子の両端の電圧を検知する電圧検知部と、
前記電圧検知部で検知された電圧が所定値以上となった場合に前記スイッチ素子を開くスイッチ制御部と、を備える蓄電装置。
【請求項２】
前記スイッチ素子は、炭化ケイ素の半導体層を含むノーマリオフ型の接合型電界効果トランジスタである請求項１記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記スイッチ素子近傍の温度を検知する温度検知部と、
前記スイッチ素子を冷却する冷却部と、をさらに有し、
前記制御部は、前記温度検知部から通知された温度情報に基づいて前記冷却部を制御する請求項１記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記正側の配線において前記スイッチ素子と逆向きに接続され、前記正側の配線を遮断する第２スイッチ素子と、
前記蓄電部から外部へ電流を流す方向に前記第２スイッチ素子と並列に接続された第２ダイオードと、
前記第２スイッチ素子の両端の電圧を検知する第２電圧検知部と、
前記第２電圧検知部で検知された電圧が所定値以上となった場合に前記第２スイッチ素子を開く第２スイッチ制御部と、をさらに備える請求項１又は請求項２記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記蓄電部と外部とを接続する負側の配線に互いに逆向きに配置され前記負側の配線を遮断する第３スイッチ素子および第４スイッチ素子と、
前記外部から前記蓄電部へ電流を流す方向に前記第３スイッチ素子と並列に接続された第３ダイオードと、
前記第３スイッチ素子の両端の電圧を検知する第３電圧検知部と、
前記第３電圧検知部で検知された電圧が所定値以上となった場合に、前記第３スイッチ素子を開く第３スイッチ制御部と、
前記外部から前記蓄電部へ電流を流す方向に前記第４スイッチ素子と並列に接続された第４ダイオードと、
前記第４スイッチ素子の両端の電圧を検知する第４電圧検知部と、
前記第４電圧検知部で検知された電圧が所定値以上となった場合に、前記第４スイッチ素子を開く第４スイッチ制御部と、を備えた請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の蓄電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−９４６７（Ｐ２０１３−９４６７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８９４６（Ｐ２０１１−１３８９４６）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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