CN101536285A - 蓄电元件的异常检测装置、方法、程序以及记录该程序的可由计算机读取的记录介质 - Google Patents

蓄电元件的异常检测装置、方法、程序以及记录该程序的可由计算机读取的记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够提高蓄电元件的异常检测的精度的蓄电元件的异常检测装置、异常检测方法、异常检测程序以及记录异常检测程序的可由计算机读取的记录介质。异常检测装置至少包括均匀化处理部、异常判定处理部、电压测定部、控制部，其中，当发生了蓄电元件块B1、B2、……、BN的容量不一致时，控制部向均匀化处理部指示均匀化处理，异常判定处理部，利用自该均匀化处理的结束时刻起经过了规定时间后的被放置了的各蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压，实施蓄电元件块B1、B2、……、BN的异常判定。

Description

蓄电元件的异常检测装置、方法、程序以及记录该程序的可由计算机读取的记录介质
技术领域
本发明涉及能够提高搭载于电源系统的蓄电元件的异常检测精度的蓄电元件的异常检测装置、蓄电元件的异常检测方法、蓄电元件的异常检测程序以及记录蓄电元件的异常检测程序的可由计算机读取的记录介质。
背景技术
近年来，蓄电装置有时例如与太阳能电池等发电装置组合，作为电源系统而利用。发电装置利用太阳光、风力、水力等自然能(energy)发电。这种组合了蓄电装置的电源系统通过将剩余的电力蓄积到蓄电装置，并在负载装置需要时从蓄电装置供电，以求提高能源效率。
作为所涉及的电源系统的一个例子，可列举太阳光发电系统。在太阳光发电系统中，当太阳光的发电量多于负载装置的消耗电量时，用剩余电力对蓄电装置进行充电。相反，当发电量少于负载装置的消耗电量时，为了补充不足的电力，从蓄电装置释放的电力被供给至负载装置。
如此，在太阳光发电系统中，能够将以往未利用的剩余电力蓄积到蓄电装置，因此，与以往的电源系统相比，能够提高能源效率。
另外，在太阳光发电系统中，为了将剩余电力有效率地充电到蓄电装置而避免表示蓄电装置的充电状态(State Of Charge)的残存容量(以下称为“SOC”)增加至100％，并且，为了在需要时对负载装置供给电力而避免SOC下降至0(零)，进行蓄电装置的充放电控制。具体而言，通常，对蓄电装置进行控制让SOC在20％至80％的范围内变化。
这种原理也被利用于使用发动机和电动机的混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle、以下称为“HEV”)。当发动机的输出大于行驶所需要的动力时，HEV用剩余的电力驱动发电机，对蓄电装置进行充电。另一方面，当车辆制动或减速时，HEV将电动机作为发电机而利用，以此对蓄电装置进行充电。
最近，有效利用夜间电力的负载均衡化电源(load leveling power supply)、插电式混合动力车(plug-in HEV)受到关注。负载均衡化电源是电力消耗少的系统。是在电费便宜的夜间将电力储存到蓄电装置，在电力消耗达到高峰的白天利用储存的电力的系统。其目的在于，通过将电力消耗量平滑化，从而使电力的发电量为一定，对电力设备的有效率的运用和设备投资的削减作出贡献。
另一方面，插电式混合动力车利用夜间电力。在燃油效率(fuel efficiency)差的城市街道行驶时以从蓄电装置供给电力的EV行驶为主，长距离行驶时进行利用发动机和电动机的HEV行驶。插电式混合动力车以削减CO2的总排放量为目的。
另外，搭载于上述的电源系统等的蓄电装置，通过串联连接多个蓄电元件(单电池、单元电池(unit battery)等)而构成。在这种蓄电装置中，各个蓄电元件有可能发生容量不一致。此时，如果对蓄电装置以大电流进行深放电，容量小的蓄电元件与其他蓄电元件相比更会被过放电。其结果，被过放电的蓄电元件劣化，蓄电装置整体的寿命也会降低。
为了抑制这种蓄电装置的寿命劣化，通常，如发生蓄电元件间的容量不一致，使用均匀化方法消除容量不一致。但是，如果蓄电装置劣化，容量会减少，内阻也会上升。因此，即使执行均匀方法使容量一致，当流过大电流时，由于内阻的上升电压下降会变大，容易达到下限电压。其结果，蓄电装置的劣化被加速，电池的安全性降低。
因此，检测蓄电装置的劣化变得重要，作为其检测方法，提出有如下所示的方案。
例如，日本专利公开公报特开2003-282156号(以下称作“专利文献1”)中，作为检测电池的劣化的方法，公开了在均匀化放电处理后进行规定量的放电，根据结束后的电压判定电池的劣化的方法。
另外，日本专利公开公报特开平11-178225号(以下称作“专利文献2”)中，作为劣化的判定方法，公开了对构成蓄电装置的多个块(block)(或电池(cell))检测块间的电压，以检测出的电压差是否超过规定值来判定异常的方法。
此外，日本专利公开公报特开2003-204627号(以下称作“专利文献3”)中记载了如下的判定方法。如果蓄电装置劣化，没有被使用的期间(不使用期间)的自放电的放电量增大，长时间放置时电压下降量也增大。因此，对于构成蓄电装置的每个块，算出从蓄电装置刚结束时刻之后到下次起动时为止的(不使用期间)的电压下降，根据其与基准值的差是否超过规定值来判定二次电池的劣化。
但是，上述的判定方法具有如下所示的问题。
在专利文献1所公开的方法中，由于均匀化放电处理后再进行规定量的放电，导致进一步降低蓄电装置的充电状态。因此，存在能供给到负载装置的能量(使用时间)降低，设备的便利性降低的问题。
在专利文献2所公开的方法中，由于判定检测时刻的电压差，因此，当充电效率降低、发生容量不一致时，会误将容量不一致引起的电压差判定为劣化引起的电压差。因此，导致检测精度的降低。
在专利文献3所公开的方法中，根据从不使用期间的开始时到结束时为止的电压下降量来进行判定。然而，不使用期间的开始时的状态(充电状态)并不一致，因此，算出的电压下降量受开始时的充电状态的影响大，难以提高异常检测精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓄电元件的异常检测装置，通过进行不受蓄电元件的容量不一致或充电状态的影响的蓄电元件的异常判定，来提高蓄电元件的异常检测精度。
本发明所涉及的蓄电元件的异常检测装置包括，均匀化处理部，使包含至少一个蓄电元件的多个蓄电部的充电状态均匀化，以便消除上述多个蓄电部的充电状态的不一致；异常判定处理部，判定上述各蓄电部的异常；电压测定部，测定上述各蓄电部的端子间电压；控制部，从上述电压测定部取得上述各蓄电部的端子间电压，基于上述各蓄电部的端子间电压，控制上述均匀化处理部的均匀化处理及上述异常判定处理部的异常判定处理，其中，上述控制部具有基于自上述各蓄电部的均匀化处理结束时刻起被放置的上述各蓄电部的端子间电压的变化量，算出在上述异常判定处理中所使用的异常判定值的算出部，上述异常判定处理部具有从上述异常判定值来进行异常判定的判定部。
在上述蓄电元件的异常检测装置中，一旦将各蓄电部的充电状态均匀化，利用因之后放置而发生的各蓄电部的端子间电压的变化量，进行各蓄电部的异常判定。因此，能够基于消除了各蓄电部的容量不一致或电压不一致等充电状态的不一致之后的放置而发生的端子间电压的变化量进行判定。因此，由于不受充电状态不一致的影响，能够提高各蓄电部的异常判定的精度。而且，通过高精度地判定各蓄电部的异常，能够准确地检测上述蓄电部的异常，其结果，能够提高蓄电部的安全性。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例所涉及的异常检测装置及搭载了该异常检测装置的电源系统的结构的图。
图2(A)是表示异常判定处理部的结构的图，(B)是用于说明基准值文件的图。
图3是表示控制部的结构的图。
图4是表示本发明的第一实施例所涉及的蓄电元件的异常检测方法的处理步骤的流程图(其一)。
图5是表示本发明的第一实施例所涉及的蓄电元件的异常检测方法的处理步骤的流程图(其二)。
图6是表示本发明的第二实施例所涉及的蓄电元件的异常检测方法的处理步骤的流程图。
图7是表示本发明的第三实施例所涉及的蓄电元件的异常检测方法的处理步骤的流程图(其一)。
图8是表示本发明的第三实施例所涉及的蓄电元件的异常检测方法的处理步骤的流程图(其二)。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的实施方式进行说明。而且，在以下的附图记载中，对相同要素或类似的要素标注相同或类似的符号，有时省略说明。
(第一实施例)
图1是表示具备本发明的第一实施例所涉及的异常检测装置的电源系统的结构的图。在图1中，本发明的第一实施例所涉及的电源系统10具备：发电装置100，利用太阳光、风力、水力等自然能发电；蓄电装置300，储存来自发电装置100的剩余电力，并将该储存的电力，根据需要供应到基于电力供给而被驱动的负载装置200；充放电控制装置400，控制蓄电装置300的充放电；异常检测装置500，对蓄电装置300进行异常检测处理；综合控制(integrated control)ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)600，与异常检测装置500及充放电控制装置400连接，控制整个电源系统10。
发电装置100是如太阳光发电装置(太阳能电池)、风力发电装置、水力发电装置等利用自然能的发电装置。也包括将发动机作为动力源的发电机。
负载装置200包括基于电力供给而被驱动的各种负载，除了周知的装置以外，还可以考虑利用自然能和发电机(如燃料电池)的发电的加氢站(Hydrogen Station)等。
蓄电装置300采用串联连接N个蓄电元件块B1、B2、……、BN的结构。而且，各蓄电元件块B1、B2、……、BN分别采用将多个蓄电元件301串联地电连接的结构。作为各蓄电元件301可以使用镍氢电池等碱性蓄电池、锂离子电池等有机电池、以及双电层电容器(electric double-layer capacitor)。此外，蓄电元件块的数量N、蓄电元件301的数量并不特别限定。而且，蓄电装置300也不限定于图1的结构。
充放电控制装置400分别与发电装置100、负载装置200及蓄电装置300连接，控制从发电装置100向蓄电装置300的充电和从蓄电装置300向负载装置200的放电。充放电控制装置400将发电装置100输出的电力之中对负载装置200来说过剩的部分充电到蓄电装置300。
另一方面，在负载装置200的消耗电流急剧增加了的情况下，或者，发电装置100的发电量降低，负载装置200所要求的电力超过了发电装置100的发电量的情况下，将该不足部分的电力从蓄电装置300放电至负载装置200。
充放电控制装置400进行的蓄电装置300的充放电控制，通常使蓄电装置300的SOC在20％至80％程度的范围内。但是，在有效利用夜间电力的负载均衡化电源、插电式混合动力车等中，控制成充电至SOC为100％的状态，当负载装置中需要能量时进行放电。
接下来，利用图1对本发明的第一实施例所涉及的异常检测装置500进行说明。
在图1中，异常检测装置500包括：电压测定部501，测定蓄电装置300的电压值；电流测定部502，测定蓄电装置300的电流值；温度测定部503，测定蓄电装置300的温度；均匀化处理部504，对蓄电装置300的蓄电元件块B1、B2、……、BN进行均匀化处理；异常判定处理部510，对蓄电装置300的蓄电元件块B1、B2、……、BN进行异常判定处理；通信部505，用于进行与ECU600之间的通信；控制部520，控制异常检测装置500内的各部。
电压测定部501以规定的周期按时间序列测定蓄电装置300的N个蓄电元件块B1、B2、……、BN的各端子间电压V0、V1、V2、……、VN-1、VN。将测定的每个蓄电元件块的端子间电压由模拟信号转换为数字信号，将每个块的端子间电压数据以及其合计值作为蓄电装置300的电压数据VD而输出。从电压测定部501向控制部520的电压数据VD的输出以预先确定的周期进行。作为按时间序列测定该每个蓄电元件块的端子间电压的方法，已知例如快速电容器方式(flying capacitor method)。
电流测定部502使用电流传感器302以规定的周期测定蓄电装置300的充放电电流I。将测定的充放电电流由模拟信号转换为数字信号，与表示充电方向(+)/放电方向(—)的符号C(Charge)/D(Discharge)一起作为电流数据ID而输出。从电流测定部502向控制部520的数据输出也和电压测定部501的数据输出同样，以预先确定的周期进行。在此，电流传感器302具备电阻元件、电流互感器(current transformer)等。
温度测定部503利用被配置于蓄电装置300内的温度传感器303以规定的周期测定蓄电装置300内的温度。将测定的温度由模拟信号转换为数字信号并作为温度数据T以预先确定的周期向控制部520输出。
控制部520在规定期间(如1天以内的期间)内进行从电流测定部502输出的电流数据ID的累计，算出累计容量Q。累计时，当与电流数据ID一起接收的符号C/D表示充电方向(+)时，对电流数据ID乘上充电效率(小于1的系数，例如0.8)。控制部520利用累计容量Q预测残存容量SOC并将其存储。
在此，如上所示虽然是利用累计容量Q求出了SOC，但本实施例并不限于此。例如，也可以就充电方向(+)与放电方向(—)取得由电压数据VD和电流数据ID构成的多个成对数据(pairs of data)，并求出将这些成对数据直线(VD-ID直线)近似化时的电压截取(voltage intercept)即无负载电压Vo，将从无负载电压Vo减去蓄电装置300的内阻和极化成分导致的电压下降而得到的电动势Vemf作为索引，参照预先通过实验求出的电动势-SOC特性表求出SOC。
而且，在蓄电装置300的温度变化大的用途中，也可以将从温度测定部503输出的温度数据T作为上述电动势-SOC特性表的修正参数。
均匀化处理部504，在蓄电装置300的蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压V0、V1、V2、……、VN-1、VN间的不一致扩大了的情况下，根据控制部520的指示，对蓄电装置300的蓄电元件块B1、B2、……、BN进行均匀化处理。
在此，对均匀化处理部504的均匀化处理进行说明。如图1所示，蓄电装置300的各蓄电元件块B1、B2、……、BN的各两端子间连接有放电电路304。放电电路304具备电阻305和开关306，各开关306的开闭由均匀化处理部504控制。
控制部520从各蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压之中求出最大电压值和最小电压值，并算出其电压差。而且，当规定量的电压差产生时，将其最小电压值设定为目标电压值。均匀化处理部504针对每个蓄电元件块B1、B2、……、BN算出与该目标电压值与各蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压之差相对应的放电时间。然后，将各蓄电元件块B1、B2、……、BN的放电电路304的开关306在所算出的放电时间关闭，让放电电路304为接通状态。据此，使端子间电压大于目标电压值的蓄电元件块通过电阻305恒阻放电。均匀化处理部504边监视各蓄电元件块的端子间电压，边进行各块的放电，内置能测量该监视时间的计时器(timer)。
虽然上述均匀化处理采用了恒阻放电，但也可为利用可变电阻处理。反过来讲，通过将各蓄电元件块充电至规定电压来实现均匀化也无妨。
如图2(A)所示，异常判定处理部510包括：比较部511，将蓄电装置300的蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压与规定的基准值进行比较；判定部512，根据比较部511的比较结果判定各蓄电元件块B1、B2、……、BN的异常，并输出到控制部520；多个基准值文件513，分别与比较部511以及判定部512连接，包含多个基准值和与其分别对应的异常内容。作为基准值文件513，如图2(B)所示，预先准备有多个包含多个基准值和与其分别对应的异常内容的文件，根据比较部511中的比较内容选择其中之一。
比较部511，自均匀化处理部504的均匀化处理结束的时刻起经过了规定的时间之后，从控制部520输入从各蓄电元件块的端子间电压而算出的异常判定电压。并且，比较基准值文件513内的基准值和异常判定电压。判定部512基于来自比较部511的比较结果，进行各蓄电元件块的异常判定。控制部520，如图3所示，只要是具有存储从电压测定部501取得的包含各蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压的电压数据VD的存储部521，和从各蓄电元件块的端子间电压算出异常判定处理部510的比较部511及判定部512所利用的异常判定电压的算出部522即可。
接下来，对本发明的第一实施例所涉及的异常检测装置的操作，即蓄电元件的异常检测方法进行说明。图4和图5是表示本实施例所涉及的异常检测方法的处理步骤的流程图，其中，图4是表示均匀化处理部504执行的蓄电元件的均匀化处理的步骤的流程图，图5是表示异常判定处理部510执行的蓄电元件的异常判定处理的步骤的流程图。本实施例所涉及的异常检测方法是首先实施图4的均匀化处理，然后执行图5的异常判定处理的方法。
首先，利用图4对蓄电元件的均匀化处理步骤进行说明。
如图4所示，控制部520从电压测定部501按时间序列取得包含蓄电装置300的各蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压的电压数据VD(步骤S101)。控制部520从取得的电压数据VD求出各蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压的最大电压值和最小电压值，从求出的最大电压值和最小电压值算出它们的电压差(步骤S102)。然后，判定该电压差是否在规定值以上(步骤S103)。如果在规定值以下(步骤S103为否)，重新返回步骤S101。
如果算出的电压差在规定值以上(步骤S103为是)，将在步骤S102中求出的最小电压值设定为目标电压值，控制部520指示均匀化处理部504开始均匀化处理。收到指示的均匀化处理部504开始对除最小端子间电压的蓄电元件块以外的其他所有蓄电元件块的均匀化处理。均匀化处理部504在开始均匀化处理时，接通均匀化处理对象的蓄电元件块的各个放电电路303(步骤S104)。
均匀化处理开始之后，均匀化处理部504开始检查各蓄电元件块的端子间电压(步骤S105)，同时启动内置计时器(步骤S106)。并且，均匀化处理部504，例如从图1的蓄电元件块B1(计数数字N＝1)开始检查端子间电压(步骤S107)。
如果蓄电元件块B1的放电电路303处于接通状态(步骤S108为是)，就判定该块B1的端子间电压是否在目标电压值以下(步骤S109)。如果蓄电元件块B1的端子间电压在目标电压值以下(步骤S109为是)，均匀化处理部504断开蓄电元件块B1的放电电路303，结束来自蓄电元件块B1的蓄电元件的放电(步骤S110)。
在步骤S110断开蓄电元件块B1的放电电路303之后、或者在步骤S108块B1的放电电路处于断开状态时(步骤S108为否)、或者在步骤S109块B1的端子间电压不在目标值以下时(步骤S109为否)，均匀化处理部504使计数数字N增加1(步骤S111)，并判定增加后的计数数字N是否超过图1的蓄电元件块的总数(步骤S112)。如果计数数字N未超过总块数(步骤S112为否)，再次返回步骤S108，反复执行步骤S108至步骤S112。
在步骤S112中当计数数字N超过了总块数时(步骤S112为是)，就判定在步骤S106中启动的内置计时器的测量时间是否经过了规定的时间(步骤S113)，当已经过了规定的时间时(步骤S113为是)，就结束均匀化处理。
在步骤S113中判定为尚未经过规定的时间时(步骤S113为否)，如果均匀化处理对象的蓄电元件块之中仍存在放电电路303处于接通状态下且正在进行均匀化处理的块(步骤S114为是)，就返回步骤S107，从计数数字N＝1开始再次反复执行步骤S107至步骤S114。另一方面，如果所有放电电路303处于断开状态下，且没有正在进行均匀化处理的块(步骤S114为否)，则前进到图5所示的异常判定处理。
接下来，使用图5对蓄电元件的异常判定处理步骤进行说明。
如图5所示，控制部520启动内置计时器，开始计测自图4的均匀化处理结束后的经过时间(步骤S201)。内置计时器启动后，充放电控制装置400禁止从发电装置100向蓄电装置300的充电和从蓄电装置300向负载装置200的放电，并放置各蓄电元件块。
而且，经过规定的时间后(步骤S202为是)，异常判定处理部510从控制部520取得图1的各蓄电元件块的端子间电压(步骤S203)。
异常判定处理部510的比较部511对于各取得的各蓄电元件块的端子间电压与基准值文件513内的基准值A进行比较。在此，为了进行与各蓄电元件块的端子间电压的比较，比较部511从基准值文件513选择符合其比较内容的基准值文件(步骤S204)。
对于端子间电压为基准值A以上的蓄电元件块(步骤S204为是)，判定部512根据该比较结果判定为该蓄电元件块的内阻升高的“内阻异常”(步骤S206)。
另一方面，对于端子间电压为基准值A以下的蓄电元件块(步骤S204为否)，进一步与基准值B进行比较(步骤S205)。对于基准值B以上的蓄电元件块(步骤S205为是)，判定部512根据该比较结果判定为该蓄电元件块发生了轻微短路的“轻微短路异常”(步骤S207)，对于基准值B以上的蓄电元件块判定为“无异常”(步骤S208)。并且，在对所有的蓄电元件块的判定结束了的时刻，异常判定处理结束。
如以上说明，根据本发明的第一实施例，利用自对各蓄电元件块的均匀化处理的结束时刻起经过规定时间后的各端子间电压，进行各蓄电元件块的异常判定，因此，当进行各蓄电元件块的异常检测时，不会受各蓄电元件块的容量不一致和充电状态的影响。由此，能够提高各蓄电元件块的异常判定的精度。此外，通过高精度地判定各蓄电元件块的异常，能够准确检测出由这些蓄电元件块构成的蓄电装置的劣化，其结果，能够提高蓄电装置的安全性。
另外，在本实施例中，使用采用了由自然能发电的发电装置的电源系统进行了说明，但并不限定于此。例如，也可应用于如负载均衡化电源、插电式混合动力车等有效利用夜间电力的、具备蓄电装置的电源系统。
另外，图2的基准值文件513内的基准值通过利用基于温度测定部503及控制部520的蓄电装置300的残存容量SOC来修正后的值，从而进一步提高异常判定处理部510的异常判定处理的精度。而且，在蓄电装置300的温度变化大的用途中，还使用从温度测定部503输出的温度数据T来修正基准值即可。
而且，本实施例所涉及的异常检测方法也可以通过在微型计算机上执行程序来实现。即能够通过在微型计算机中安装用于实现图4和图5所示的各处理步骤的异常检测程序，并执行该异常检测程序来实现。
通过微型计算机读取该蓄电元件的异常检测程序，并执行该程序，从而实现异常检测装置500的异常检测方法。在微型计算机的存储部安装该程序，在微型计算机的运算部(中央处理器，Central Processing Unit：CPU)执行该程序即可。
另外，也可以使图1的充放电控制装置400具有异常检测装置500的功能。此时，例如，在构成充放电控制装置400的微型计算机中安装上述异常检测程序，并执行该程序即可。当然，也可以在异常检测装置500中设置充放电控制装置400的功能。而且，也可以使图1的负载装置200具有异常检测装置500的功能。
(第二实施例)
接下来，对本发明的第二实施例进行说明。上述第一实施例所涉及的异常检测方法在图5的异常判定处理中，利用自均匀化处理结束起经过规定时间的时刻的各蓄电元件块的端子间电压进行异常判定。而在本实施例所涉及的异常检测方法中，利用经过规定时间的时刻的不同蓄电元件块间的端子间电压的差值进行异常判定处理。通过利用该差值，与第一实施例相比更能提高异常判定的精度。
下面，对本发明的第二实施例所涉及的异常检测方法进行说明。本实施例所涉及的异常检测方法的均匀化处理与上述第一实施例相同。因此，下面对均匀化处理结束后的异常判定处理进行说明。另外，本实施例所涉及的执行异常检测方法的异常检测装置能够以与上述第一实施例相同的结构来实现。图6是表示本实施例所涉及的异常判定处理的步骤的流程图。
如图6所示，控制部520启动内置计时器，开始计测自图4的均匀化处理结束时刻起的经过时间(步骤S301)。内置计时器启动后，充放电控制装置400禁止从发电装置100向蓄电装置300的充电和从蓄电装置300向负载装置200的放电，并放置各蓄电元件块。
而且，经过规定时间后(步骤S302为是)，控制部520从电压数据VD取得图1的各蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压(步骤S303)，算出不同蓄电元件块间的端子间电压的差值，并输出到异常判定处理部510(步骤S304)。
异常判定处理部510的比较部511对不同的蓄电元件块间的端子间电压的差值和基准值文件513内的规定基准值进行比较。在此，为了与不同的蓄电元件块间的端子间电压的差值进行比较，比较部511从基准值文件513选择符合其比较内容的基准值文件(步骤S305)。
对于端子间电压的差值为被选择的基准值以上的蓄电元件块(步骤S305为是)，判定部512根据该比较结果判定为该蓄电元件块“有异常”(步骤S306)。另一方面，对于端子间电压的差值为基准值以下的蓄电元件块(步骤S305为否)，判定为“无异常”(步骤S307)。并且，在对所有的蓄电元件块的判定结束了的时刻，异常判定处理结束。
如以上说明，根据本发明的第二实施例，利用从对各蓄电元件块的均匀化处理的结束时刻起经过规定时间后的不同块间的端子间电压的差值，进行各蓄电元件块的异常判定，因此，当进行各蓄电元件块的异常检测时，不会受各蓄电元件块的容量不一致和充电状态的影响。因此，各蓄电元件块的异常判定的精度提高。此外，通过高精度地判定各蓄电元件块的异常，能够准确地检测出由这些蓄电元件块构成的蓄电装置的劣化，能够提高蓄电装置的安全性。
在本实施例中，将不同块间的端子间电压的差值作为异常判定中使用的电压差，但作为该差值，也可以是单纯相邻的块间(例如图1的块B1和B2)的端子间电压差，或所有块的端子间电压的平均值与各块的端子间电压的差值。或者也可使用所有块中的最大端子间电压与最小端子间电压的差值。
另外，也可使用不同块间的端子间电压的比率，以替代不同块间的端子间电压的差值。例如，如果是图1的块B1与B2的端子间电压的比率，就是为块B2的端子间电压V2相对于块B1的端子间电压V1的比例(或块B1的端子间电压V1相对于块B2的端子间电压V2的比例)。
(第三实施例)
接下来，对本发明的第三实施例进行说明。上述第一及第二实施例所涉及的异常检测方法，在图5及图6的异常判定处理中，以对所有的蓄电元件块B1、B2、……、BN的均匀化处理的结束为基点，在经过规定时间后进行各蓄电元件块的端子间电压、端子间电压的差值的计算。而在本实施例所涉及的异常检测方法中，利用各蓄电元件块各自的均匀化处理结束时刻起经过规定时间后的端子间电压进行异常判定处理。
下面，对本发明的第三实施例所涉及的蓄电元件的异常检测方法进行说明。图7是表示本实施例所涉及的均匀化处理的步骤的流程图，图8是表示本实施例所涉及的异常判定处理的步骤的流程图。本实施例所涉及的异常检测方法是首先实施图7的均匀化处理，然后进行图8的异常判定处理的方法。另外，本实施例所涉及的执行异常检测方法的异常检测装置能够以与上述第一实施例相同的结构来实现。
首先，利用图7对蓄电元件的均匀化处理步骤进行说明。
如图7所示，控制部520从电压测定部501按时间序列取得包含蓄电装置300的各蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压的电压数据VD(步骤S401)。控制部520从所取得的电压数据VD求出各蓄电元件块B1、B2、……、BN的端子间电压的最大电压值和最小电压值，从求出的最大电压值与最小电压值算出它们的电压差(步骤S402)。然后，判定该电压差是否在规定值以上(步骤S403)。如果是规定值以下(步骤S403为否)，就重新返回步骤S401。
如果算出的电压差在规定值以上(步骤S403为是)，将在步骤S402中求出的最小电压值设定为目标电压值，控制部520指示均匀化处理部504开始均匀化处理。收到指示的均匀化处理部504开始对除最小端子间电压的蓄电元件块以外的其他所有蓄电元件块的均匀化处理。均匀化处理部504在开始均匀化处理时，接通均匀化处理对象的蓄电元件块的各个放电电路303(步骤S404)。
均匀化处理开始后，均匀化处理部504开始各蓄电元件块的端子间电压的检查(步骤S405)，同时启动内置计时器(步骤S406)。而且，均匀化处理部504，例如从图1的蓄电元件块B1(计数数字N＝1)开始检查端子间电压(步骤S407)。
如果蓄电元件块B1的放电电路303处于接通状态(步骤S408为是)，就判定该块B1的端子间电压是否在目标电压值以下(步骤S409)。如果蓄电元件块B1的端子间电压在目标电压值以下(步骤S409为是)，均匀化处理部504断开块B1的放电电路303，结束来自块B1的蓄电元件的放电。而且，在本实施例中，均匀化处理部504将块B1的块编号“B1”和其放电结束时刻通知给控制部520，控制部520将其存储(步骤S410)。
步骤S410中断开蓄电元件块B1的放电电路303后，或者，在步骤S408中块B1的放电电路处于断开状态时(步骤S408为否)，或者步骤S409中块B1的端子间电压为目标值以上时(步骤S409为否)，均匀化处理部504使计数数字N增加1(步骤S411)，并判定增加后的计数数字N是否超过图1的蓄电元件块的总数(步骤S412)。如果计数数字N未超过总块数(步骤S412为否)，就再次返回步骤S408，反复执行步骤S408至步骤S412。
步骤S412中计数数字N超过总块数时(步骤S412为是)，判定在步骤S406中启动的内置计时器的计测时间是否经过了规定的时间(步骤S413)，在已经经过规定的时间时(步骤S413为是)，结束均匀化处理。
在步骤S413中判定尚未经过规定的时间时(步骤S413为否)，如果均匀化处理对象的蓄电元件块之中仍存在放电电路303处于接通状态下且正在进行均匀化处理的对象(步骤S414为是)，就返回步骤S407，从计数数字N＝1开始再次反复执行步骤S407至步骤S414。另一方面，如果所有放电电路303处于断开状态下，且没有正在进行均匀化处理的对象(步骤S414为否)，则前进到图8所示的异常判定处理。
接下来，使用图8对蓄电元件的异常判定处理步骤进行说明。
如图8所示，首先，控制部520，例如从图1的蓄电元件块B1(计数数字N＝1)开始异常判定处理(步骤S501)。另外，充放电控制装置400在上述均匀化处理结束后，禁止从发电装置100向蓄电装置300的充电和从蓄电装置300向负载装置200的放电，并放置各蓄电元件块。
控制部520利用在图7的步骤S410中存储的块B1的放电结束时刻，判定自块B1的均匀化处理结束时刻起是否经过了规定时间(步骤S502)。如果经过了规定时间(步骤S502为是)，控制部520从来自电压测定部501的电压数据VD取得蓄电元件块B1的端子间电压(步骤S503)。而且，控制部520从所取得的端子间电压与在图7的步骤S404中设定的目标电压值的差值，算出上述规定时间内的电压变化量(步骤S504)，并存储块B1的块编号“B1”及其电压变化量(步骤S505)。
如果在步骤S502中未经过规定时间(步骤S502为否)，使计数数字N增加1(步骤S506)，并判定增加后的计数数字N是否超过图1的蓄电元件块的总数(步骤S507)。如果计数数字N未超过总块数(步骤S507为否)，就再次返回步骤S502，对下一个蓄电元件块(此处为块B2)执行步骤S502至步骤S507。同样地，反复执行步骤S502至步骤S507，直至在步骤S507中判断为计数数字超过蓄电元件块的总数。
在步骤S507中计数数字N超过蓄电元件块的总数时(步骤S507为是)，判定是否对所有的蓄电元件块算出了电压变化量(步骤S508)。判定未对所有的块算出时(步骤S508为否)，返回步骤S501，反复执行步骤S501至步骤S508。
在步骤S508中判定对所有的蓄电元件块B1、B2、……、BN算出了电压变化量时(步骤S508为是)，图1的异常判定处理部510从控制部520取得各块的电压变化量，异常判定处理部510的比较部511对各蓄电元件块的电压变化量分别进行与基准值文件513内的基准值C的比较。在此，为了进行与各蓄电元件块的电压变化量的比较，比较部511从基准值文件513选择符合其比较内容的基准值文件(步骤S509)。
对于电压变化量为基准值C以上的块(步骤S509为是)，判定部512判定该块为例如“内阻异常”(步骤S511)。另外，如电压变化量低于基准值C(步骤S509为否)，继续与基准值D进行比较(步骤S510)。
而且，对于电压变化量为基准值D以下的块(步骤S510为是)，判定部510判定该块为例如“轻微短路异常”(步骤S512)。另外，对于电压变化量超过基准值D的块(步骤S510为否)，判定该块为“无异常”(步骤S513)。并且，在对所有的蓄电元件块的判定结束了的时刻，异常判定处理结束。
如以上说明，根据本发明的第三实施例，由于利用自对各蓄电元件块的均匀化处理的结束时刻起经过规定时间为止的各端子间电压的变化量，进行各蓄电元件块的异常判定，因此，当进行各蓄电元件块的异常检测时，不会受各蓄电元件块的容量不一致和充电状态的影响。由此，能够提高各蓄电元件块的异常判定的精度。进而，通过高精度地判定各蓄电元件块的异常，能够准确地检测出由这些蓄电元件块构成的蓄电装置的劣化，其结果，能够提高蓄电装置的安全性。
在本实施例中，虽然利用各蓄电元件块的端子间电压的变化量进行了蓄电元件块的异常判定，但例如也可利用所有块中的最大变化量与最小变化量的差值。另外，也可利用规定期间的电压变化率或规定期间内的蓄电装置300内的块的最大电压变化率与最小电压变化率的差值。此外，也可利用蓄电装置300内的块的电压变化量或电压变化率的平均值与各块的电压变化量或电压变化率的差值。
另外，在本实施例中，如图8的步骤S501至步骤S508所示，在算出各块的电压变化量之后进行了异常判定，但并不限定于此。也可在各块中执行一系列的异常判定之后，进行下一个块的异常判定。
从上述的各实施例，归纳本发明如下。即、本发明所涉及的蓄电元件的异常检测装置包括，均匀化处理部，使包含至少一个蓄电元件的多个蓄电部的充电状态均匀化，以便消除上述多个蓄电部的充电状态的不一致；异常判定处理部，判定上述各蓄电部的异常；电压测定部，测定上述各蓄电部的端子间电压；控制部，从上述电压测定部取得上述各蓄电部的端子间电压，基于上述各蓄电部的端子间电压，控制上述均匀化处理部的均匀化处理及上述异常判定处理部的异常判定处理，其中，上述控制部具有基于自上述各蓄电部的均匀化处理结束时刻起被放置的上述各蓄电部的端子间电压的变化量，算出在上述异常判定处理中所使用的异常判定值的算出部，上述异常判定处理部具有从上述异常判定值来进行异常判定的判定部。在此，“蓄电部”是指，例如图1所示，包括由至少一个蓄电元件构成的蓄电元件块B1、B2、……、BN。当然，其数量、连接关系并不限定于图1的结构，只要是组合至少一个蓄电元件即可。
在上述蓄电元件的异常检测装置中，一旦将各蓄电部的充电状态均匀化，利用因之后放置而发生的各蓄电部的端子间电压的变化量，进行各蓄电部的异常判定。因此，能够基于消除了各蓄电部的容量不一致或电压不一致等充电状态的不一致之后的因放置而发生的端子间电压的变化量进行判定。因此，由于不受充电状态的不一致的影响，能够提高各蓄电部的异常判定的精度。而且，通过高精度地判定各蓄电部的异常，能够准确地检测上述蓄电部的异常，其结果，能够提高蓄电部的安全性。
上述异常检测装置中，仅基于因放置而引起的端子间电压的变化量进行各蓄电部的异常判定，无需强制性地让各蓄电部放电等操作。因此，无需为了异常判定而积极减少各蓄电部的残存容量，不会浪费可供应给负载装置的电力。另外，由于利用单纯因放置而引起的变化量，因此，无需设置上述那样的进行强制性放电时所需的控制系统结构。由此，能够廉价地实现检测装置。
上述异常检测装置例如可搭载到具有将多个蓄电部作为一组而成的蓄电装置的电源系统。作为该电源系统，可以是采用利用自然能发电的发电装置的电源系统，或具有负载均衡化电源、插电式混合动力车等有效利用夜间电力的蓄电装置的电源系统。通过在这样的电源系统的蓄电装置中适用上述的异常检测装置，能够提高该蓄电装置的安全性。
较为理想的是，上述异常判定处理部还包括：基准值文件，其包含多个由基准值和与上述基准值相对应的异常内容构成的组合；和比较部，比较上述异常判定值与上述基准值文件中包含的上述各基准值，其中，上述判定部，基于来自上述比较部的比较结果，判定上述各蓄电部是否为由上述比较部进行的与上述异常判定值比较的上述各基准值相对应的异常内容。
此时，通过预先准备异常判定中所需的包含多个由基准值和与该基准值相对应的异常内容构成的组合的基准值文件，当进行异常判定时，基于异常判定值和基准值的比较结果参照基准值文件，能够有效率地判定异常内容。因此，能够缩短异常判定所需的时间，简化异常判定的处理内容。
较为理想的是，上述算出部，基于自上述各蓄电部的均匀化处理全部结束的时刻起而被放置了规定时间的上述各蓄电部的端子间电压的变化量，算出上述异常判定值。
此时，利用自各蓄电部的均匀化处理全部结束的时刻起经过的时间作为自各蓄电部的均匀化处理结束时刻起的放置时间，因此，能够通过一时间计测得到所有蓄电部的放置时间，能够简化时间计测的结构。
较为理想的是，上述算出部，基于自上述多个蓄电部的各均匀化处理结束时刻起而被放置了规定时间的上述各蓄电部的端子间电压的变化量，算出上述异常判定值。
此时，分别利用自蓄电部的各均匀化处理结束时刻起经过的时间作为自各蓄电部的均匀化处理结束时刻起的放置时间，因此，能够准确把握各蓄电部的放置时间。所以，各蓄电部的端子间电压的变化量更准确，能够提高异常判定值的精度。
较为理想的是，上述异常判定值为上述多个蓄电部中的一蓄电部的端子间电压的变化量与另一蓄电部的端子间电压的变化量的差值或比值。
此时，由于以一蓄电部的端子间电压的变化量与另一蓄电部的端子间电压的变化量的差值或比值作为异常判定值，因此异常判定值得到简化，可实现异常判定处理的迅速化。
本发明所涉及的蓄电元件的异常检测方法包括，当发生了多个蓄电部的充电状态的不一致时，将上述多个蓄电部的充电状态均匀化的第一步骤，其中，上述多个蓄电部包含至少一个蓄电元件；测定自上述各蓄电部的均匀化处理结束时刻起而被放置的上述各蓄电部的端子间电压的变化量的第二步骤；比较从上述各蓄电部的端子间电压的变化量算出的异常判定值和从预先准备的多个基准值中选择的基准值的第三步骤；基于上述比较结果，判定上述各蓄电部是否为与上述被选择的基准值相对应的异常内容的第四步骤。
上述蓄电元件的异常检测方法中，多个蓄电部的容量或电压的充电状态存在不一致时，消除其充电状态的不一致，然后放置多个蓄电部。而且，从伴随均匀化处理后的放置的各蓄电部的端子间电压的变化量，进行各蓄电部的异常判定。因此，消除蓄电部的容量不一致影响异常判定中所使用的异常判定值的算出的情况，能够提高该判定的精度。
根据上述蓄电元件的异常检测方法，由于利用因放置而引起的端子间电压的变化量进行判定，所以能够将不进行各蓄电部的充放电的期间用于各蓄电部的异常判定。因此，无需特别设置用于异常判定的时间。从而能够提高蓄电部的利用效率。
本发明所涉及的蓄电元件的异常检测程序使计算机执行包含以下步骤的处理：当被通知发生了多个蓄电部的充电状态的不一致时，要求将上述多个蓄电部的充电状态均匀化的第一步骤，其中，上述多个蓄电部包含至少一个蓄电元件；要求测定自上述各蓄电部的均匀化处理结束时刻起而被放置的上述各蓄电部的端子间电压的变化量的第二步骤；当输入有从上述各蓄电部的端子间电压的变化量而算出的异常判定值时，从预先准备的多个基准值中选择一个基准值，比较上述异常判定值和上述被选择的基准值的第三步骤；检索与上述被选择的基准值相对应的异常内容，基于上述比较结果判定上述各蓄电部是否为上述被检索出的异常内容的第四步骤。
在上述蓄电元件的异常检测程序中，执行该程序的计算机在多个蓄电部的容量或电压的充电状态存在不一致时，消除其充电状态的不一致，然后放置多个蓄电部。而且，从伴随均匀化处理后的放置的各蓄电部的端子间电压的变化量，进行各蓄电部的异常判定。因此，消除蓄电部的容量不一致影响异常判定中所使用的异常判定值的算出的情况，能够提高该判定的精度。
根据上述蓄电元件的异常检测程序，由于执行该程序的计算机利用因放置引起的端子间电压的变化量进行判定，因此能够将不进行各蓄电部的充放电的期间用于各蓄电部的异常判定。因此无需特别设置用于异常判定的时间。从而能够提高蓄电部的利用效率。
本发明所涉及的记录蓄电元件的异常检测程序的可由计算机读取的记录介质，记录使计算机执行包含以下步骤的处理的蓄电元件的异常检测程序：当被通知发生了多个蓄电部的充电状态的不一致时，要求将上述多个蓄电部的充电状态均匀化的第一步骤，其中，上述多个蓄电部包含至少一个蓄电元件；要求测定自上述各蓄电部的均匀化处理结束时刻起而被放置的上述各蓄电部的端子间电压的变化量的第二步骤；当输入有从上述各蓄电部的端子间电压的变化量而算出的异常判定值时，从预先准备的多个基准值中选择一个基准值，比较上述异常判定值与上述选择的基准值的第三步骤；检索与上述被选择的基准值相对应的异常内容，基于上述比较结果判定上述各蓄电部是否为上述被检索出的异常内容的第四步骤。
在上述记录蓄电元件的异常检测程序的可由计算机读取的记录介质中，执行该记录介质中记录的程序的计算机在多个蓄电部的容量或电压的充电状态存在不一致时，消除其充电状态的不一致，然后放置多个蓄电部。而且，从伴随均匀化处理后的放置的各蓄电部的端子间电压的变化量，进行各蓄电部的异常判定。因此，消除蓄电部的容量不一致影响异常判定中所使用的异常判定值的算出的情况，能够提高该判定的精度。
根据上述记录蓄电元件的异常检测程序的可由计算机读取的记录介质，由于执行该记录介质中记录的程序的计算机利用因放置引起的端子间电压的变化量进行判定，因此能够将不进行各蓄电部的充放电的期间用于各蓄电部的异常判定。因此无需特别设置用于异常判定的时间。从而能够提高蓄电部的利用效率。
本次公开的本发明的实施例仅是例示，并不限定于此。本发明的范围并非限于公开的内容，而是由权利要求的范围表示，还包含与权利要求的范围同等的含义以及范围内的所有变更。
产业上的可利用性
本发明所涉及的蓄电元件的异常检测装置、蓄电元件的异常检测方法、蓄电元件的异常检测程序以及记录蓄电元件的异常检测程序的可由计算机读取的记录介质，对执行蓄电装置的均匀化处理的电源系统、电源设备有效，具有产业上的可利用性。

Claims (10)

1.一种蓄电元件的异常检测装置，其特征在于包括：
均匀化处理部，使包含至少一个蓄电元件的多个蓄电部的充电状态均匀化，以便消除所述多个蓄电部的充电状态的不一致；
异常判定处理部，判定所述各蓄电部的异常；
电压测定部，测定所述各蓄电部的端子间电压；
控制部，从所述电压测定部取得所述各蓄电部的端子间电压，基于所述各蓄电部的端子间电压，控制所述均匀化处理部的均匀化处理及所述异常判定处理部的异常判定处理，其中，
所述控制部具有基于自所述各蓄电部的均匀化处理结束时刻起而被放置的所述各蓄电部的端子间电压的变化量，算出在所述异常判定处理中所使用的异常判定值的算出部，
所述异常判定处理部具有从所述异常判定值来进行异常判定的判定部。
2.根据权利要求1所述的蓄电元件的异常检测装置，其特征在于，所述异常判定处理部还包括：
基准值文件，其包含多个由基准值和与所述基准值相对应的异常内容构成的组合；和
比较部，比较所述异常判定值与所述基准值文件中包含的所述各基准值，其中，
所述判定部，基于来自所述比较部的比较结果，判定所述各蓄电部是否为由所述比较部进行的与所述异常判定值比较的所述各基准值相对应的异常内容。
3.根据权利要求1所述的蓄电元件的异常检测装置，其特征在于：
所述算出部，基于自所述各蓄电部的均匀化处理全部结束的时刻起而被放置了规定时间的所述各蓄电部的端子间电压的变化量，算出所述异常判定值。
4.根据权利要求1所述的蓄电元件的异常检测装置，其特征在于：
所述算出部，基于自所述多个蓄电部的各均匀化处理结束时刻起而被放置了规定时间的所述各蓄电部的端子间电压的变化量，算出所述异常判定值。
5.根据权利要求1所述的蓄电元件的异常检测装置，其特征在于：
所述异常判定值为所述多个蓄电部中的一蓄电部的端子间电压的变化量与另一蓄电部的端子间电压的变化量的差值或比值。
6.一种蓄电元件的异常检测方法，其特征在于包括以下步骤：
当发生了多个蓄电部的充电状态的不一致时，将所述多个蓄电部的充电状态均匀化的第一步骤，其中，所述多个蓄电部包含至少一个蓄电元件；
测定自所述各蓄电部的均匀化处理结束时刻起而被放置的所述各蓄电部的端子间电压的变化量的第二步骤；
比较从所述各蓄电部的端子间电压的变化量算出的异常判定值和从预先准备的多个基准值中选择的基准值的第三步骤；
基于所述比较结果，判定所述各蓄电部是否为与所述被选择的基准值相对应的异常内容的第四步骤。
7.根据权利要求6所述的蓄电元件的异常检测方法，其特征在于：
所述第二步骤包含测定自所述各蓄电部的均匀化处理全部结束的时刻起而被放置了规定时间的所述各蓄电部的端子间电压的变化量的步骤。
8.根据权利要求6所述的蓄电元件的异常检测方法，其特征在于：
所述第二步骤包含测定自所述多个蓄电部的各均匀化处理结束时刻起而被放置了规定时间的所述各蓄电部的端子间电压的变化量的步骤。
9.一种蓄电元件的异常检测程序，其特征在于，使计算机执行包含以下步骤的处理：
当被通知发生了多个蓄电部的充电状态的不一致时，要求将所述多个蓄电部的充电状态均匀化的第一步骤，其中，所述多个蓄电部包含至少一个蓄电元件；
要求测定自所述各蓄电部的均匀化处理结束时刻起而被放置的所述各蓄电部的端子间电压的变化量的第二步骤；
当输入有从所述各蓄电部的端子间电压的变化量而算出的异常判定值时，从预先准备的多个基准值中选择一个基准值，比较所述异常判定值和所述被选择的基准值的第三步骤；
检索与所述被选择的基准值相对应的异常内容，基于所述比较结果判定所述各蓄电部是否为所述被检索出的异常内容的第四步骤。
10.一种记录介质，记录蓄电元件的异常检测程序并可由计算机读取，其特征在于，所述蓄电元件的异常检测程序使计算机执行包含以下步骤的处理：
当被通知发生了多个蓄电部的充电状态的不一致时，要求将所述多个蓄电部的充电状态均匀化的第一步骤，其中，所述多个蓄电部包含至少一个蓄电元件；
要求测定自所述各蓄电部的均匀化处理结束时刻起而被放置的所述各蓄电部的端子间电压的变化量的第二步骤；
当输入有从所述各蓄电部的端子间电压的变化量而算出的异常判定值时，从预先准备的多个基准值中选择一个基准值，比较所述异常判定值和所述被选择的基准值的第三步骤；
检索与所述被选择的基准值相对应的异常内容，基于所述比较结果判定所述各蓄电部是否为所述被检索出的异常内容的第四步骤。
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