CN106796267B - 蓄电池评价装置、蓄电系统及蓄电池评价方法 - Google Patents

蓄电池评价装置、蓄电系统及蓄电池评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明不使蓄电系统的功能停止而进行蓄电系统的劣化评价。作为本发明的实施方式的蓄电池评价装置，具备数据生成部及劣化评价部。上述数据生成部根据从按照充放电指令值来充放电控制的蓄电装置测定的电流值及电压值，生成上述蓄电装置的充电量与上述电压值的多个对应数据。上述劣化评价部，在通过上述充放电控制得到属于第1充电量范围的上述对应数据的上述充放电指令值即第1充放电指令值的分布满足规定的条件时，根据属于上述第1充电量范围的上述对应数据的上述电压值的分布，评价上述蓄电装置的劣化状态。

Description

蓄电池评价装置、蓄电系统及蓄电池评价方法
技术领域
本发明的实施方式涉及蓄电池评价装置、蓄电系统及蓄电池评价方法。
背景技术
蓄电系统(ESS：Energy Storage System)具备充放电功能，被用于电力系统供给的电力的稳定、电力系统中的频率变动的抑制等、电力品质的提高。另外，蓄电系统也被用于客户的峰值使用量的削减。这样的蓄电系统在今后的市场的扩大受到期待。
就系统的电力品质提高的用途而言，蓄电系统基本上24时间/365天运转工作。因此，在进行蓄电系统的劣化评价的情况下，希望不使蓄电系统的功能停止而进行该劣化评价。当前的主流是根据充放电履历进行劣化估计，但达20年这一长期间的运转下的状态评价还未实现。另外，有通过蓄电系统的监控及远程监视来进行劣化估计的方法，但这也还未实现。就车载用途、配电侧用途的蓄电系统而言，能够使工作中的蓄电系统停止，因此能够使蓄电系统停止后实际地进行充放电试验，来进行精密的劣化评价。然而，就电力系统中的电力品质提高的用途的蓄电系统而言，无法使工作中的蓄电系统停止，因此该方法是不现实的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－31674号公报
发明内容
发明解决的课题
本发明的实施方式，目的在于，不使蓄电系统的功能停止，进行该蓄电系统的劣化评价。
用于解决课题的手段
作为本发明的实施方式的蓄电池评价装置，具备数据生成部、劣化评价部。
上述数据生成部根据从按照充放电指令值来进行充放电控制的蓄电装置测定的电流值及电压值，生成上述蓄电装置的充电量与上述电压值的多个对应数据。
上述劣化评价部，在通过上述充放电控制得到属于第1充电量范围的上述对应数据的上述充放电指令值即第1充放电指令值的分布满足规定的条件时，根据属于上述第1充电量范围的上述对应数据的上述电压值的分布，评价上述蓄电装置的劣化状态。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的蓄电系统的图。
图2是表示蓄电池的构成例的图。
图3是表示电池模块的构成的一个例子的图。
图4是表示蓄电池评价部的构成的框图。
图5是表示充放电指令值数据、电压数据及电流数据的曲线例的图。
图6是表示充电量数据及温度数据的曲线例的图。
图7是表示QV数据的例子的图。
图8是表示对象指令值分布和基准指令值分布的例子的图。
图9是表示电压分布及其统计信息的例子的图。
图10是表示劣化状态评价数据的例子的图。
图11是表示劣化状态评价画面的例子的图。
图12是表示劣化状态评价画面的另一个例子的图。
图13是表示本发明的实施方式的蓄电系统的动作的流程的图。
图14是表示本发明的实施方式的硬件构成例的图。
具体实施方式
以下，在参考附图的同时对本发明的实施方式进行说明。
图1中示出本发明的实施方式的蓄电系统(ESS：Energy Storage System)101。蓄电系统101具备充放电控制部111、AC/DC转换器112、蓄电池113以及与本实施方式的蓄电评价装置对应的蓄电池评价部114。蓄电系统101具有相应于来自SCADA201的充放电指令值(电力指令值)进行针对电力系统的充放电的功能，并且具有进行蓄电池113的劣化评价并将表示蓄电池113的状态的ESS状态信息通知至ESS监视系统301的功能。以下，关于蓄电系统101，更详细地进行说明。
蓄电系统101经由变压器402与电力系统401连接。变压器402对从电力系统401送电的电力的电压进行转换，转换后的电力被供给至蓄电系统101。另外，变压器402将从蓄电系统101放电的电力转换为系统401用的电压，并将转换后的电力供给至系统401。
蓄电系统101经由通信网络与SCADA201连接。SCADA201(Supervisory ControlAnd Data Acquisition)将在地域内存在的各种各样的蓄电系统(ESS)101看作一个大型ESS，对各个ESS发送相应于时间而指示充放电电力的充放电指令值(电力指令值)。由此，控制针对电力系统401的各个ESS的充放电。充放电指令值包含充电的指令值及放电的指令值这两方、或者包含它们中的至少一方。图1中的蓄电系统101相当于在地域内存在的各种各样的ESS中的一个。SCADA201根据来自电力会社的中央供电指令所等、上位的能量·管理·系统的指令、或来自配电侧的各个能量管理系统(Energy Management System)的指令、或这两方等，进行各个ESS的充放电的控制。
蓄电系统101经由通信网络与ESS监视系统301连接。ESS监视系统301根据从蓄电系统101提供的ESS状态信息，监视蓄电系统101。ESS监视系统301具备监视器，根据监视而生成画面数据，并显示在监视器上。监视员通过参考显示在监视器上的画面，把握ESS的状态。ESS监视系统301也可以相应于ESS的监视结果、或相应于监视员的指令，控制ESS的动作。
将蓄电系统101与ESS监视系统301之间连接的通信网络和将SCADA201与蓄电系统101之间连接的通信网络可以相同，也可以不同。通信网络也可以是无线网络、有线网络或它们的混合。通信协议可以是针对SCADA201或ESS独自制定的协议，也可以是广泛使用的协议或以此为基础的协议。
蓄电系统101的充放电控制部111从SCADA201依次接收充放电指令值，并根据该充放电指令值，生成AC/DC转换器能够解释的充电或放电的命令(充放电命令)。充放电控制部111将所生成的充放电命令发送至AC/DC转换器112。AC/DC转换器能够直接原样解释充放电指令值的情况下，也可以将充放电指令值直接原样地发送。另外，充放电控制部111将接收到的充放电指令值发送至蓄电池评价部114。此时，也可以将该充放电指令值转换为蓄电池评价部114能够解释的形式后发送。
AC/DC转换器112具有将系统401侧的交流电力和蓄电池113侧的直流电力双向转换的功能。AC/DC转换器112既可以包含单一的AC/DC转换器、也可以是将AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/AC转换器中的2种以上转换器任意地连接而成的转换器。例如，可以将AC/DC转换器和DC/DC转换器直接地连接，也可以将AC/AC转换器和AC/DC转换器直接地连接，还可以将AC/AC转换器和AC/DC转换器和DC/DC转换器按此顺序串联地连接。AC/DC转换器112相应于来自充放电控制部111的充放电命令，执行针对蓄电池113的充放电。
蓄电池113是能够将电能蓄积(充电)及放电的蓄电池。蓄电池113具备例如1个以上的电池盘。作为一个例子，各电池盘具备1个以上的电池模块和一个BMU(BatteryManagement Unit：电池监视部)。各电池模块具备多个单位电池(电池单体)。各电池模块也可以具备一个CMU(Cell Monitoring Unit：电池单体监视部)。各电池盘具备的电池模块的数量可以是相同数量也可以是不同数量。各电池模块具备的电池单体的数量可以是相同数量也可以是不同数量。另外，各电池盘及各电池模块具备的BMU及CMU设为一个，但也可以是多个。蓄电池113相应于来自AC/DC转换器112的放电指示，将蓄电于电池单体群的电力向AC/DC转换器112放电，而且，按照充电指示，将经由AC/DC转换器112从系统401供给的电力对电池单体群充电。电池单体、电池模块、电池盘及蓄电池分别都是将电能蓄积于内部的蓄电装置的一个方式。
图2是表示蓄电池的构成例的图。多个电池盘11并联地连接，构成电池阵列。在各电池盘11中，多个电池模块12串联地连接。各电池盘11具备BMU13。图2所示的构成是一个例子，可以是多个电池模块12并联地连接，也可以是多个电池模块12串并联地连接。另外，多个电池盘还可以串联或串并联地连接。BMU13可以具备蓄电池评价部114和收发信息的通信部。该通信部也可以作为与BMU13独立的功能而配置在电池盘11的内部或外部。
图3是表示电池模块12的构成的一个例子的图。电池模块12具备多个电池单体14串并联地连接的构成。图3所示的构成是一个例子，其他的构成也是可能的。例如，多个电池单体14仅串联地连接的方式、仅并联地连接的方式也是可能的。在图3的例子中，电池模块12也可以包括CMU。电池单体14是能够充放电的二次电池。例如，列举出锂离子电池、锂离子聚合体电池、铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池等。
针对各电池单体，配置有对电压、电流、温度等参数进行测定的测定部(未图示)。同样地，针对各电池模块12，配置有对电池模块的电压、电流、温度等参数进行测定的测定部(未图示)。另外，针对各电池盘，配置有对电池盘的电压、电流、温度等参数进行测定的测定部(未图示)。另外，针对电池阵列(蓄电池113)，配置有对蓄电池113的电压、电流、温度等参数进行测定的测定部(未图示)。此处，设为针对电池单体、电池模块、电池盘及蓄电池113这全部的蓄电装置的种类，配置有对电压、电流、温度等进行测定的测定部，但也可以仅对它们中的一部分种类配置。另外，在为电池单体的情况下，也可以不是对全部的电池单体配置有测定部，而仅对一部分电池单体配置有测定部，这即使在其他的种类的蓄电装置(电池模块、电池盘)中也是同样的。另外，各测定部除了测定电压、电流、温度以外，也可以测定湿度等其他的参数。
蓄电池113将与作为评价对象的蓄电装置(一个电池单体、一个电池模块、一个电池盘或蓄电池等)有关的电池信息送出到蓄电池评价部114。电池信息包含通过测定部测定的参数(电压、电流、温度等)。
蓄电池113也可以包含预备的电池单体或预备的电池模块或预备的电池盘。该情况下，在产生了故障的电池单体或故障的电池模块或故障的电池盘的情况下，也可以将该故障了的电池单体或故障了的电池模块或故障的电池盘切换为预备的电池单体或预备的电池模块或预备的故障盘。
蓄电池评价部114根据从蓄电池113受理的成为评价对象的蓄电装置的电池信息、和从充放电控制部111受理的充放电指令值，对评价对象即蓄电装置的劣化状态进行评价。蓄电池评价部114将包含成为评价对象的蓄电装置的劣化状态的ESS状态信息发送至ESS监视系统301。
图4是表示蓄电池评价部114的构成的框图。蓄电池评价部114具备信息取得部150、信息存储部151、分析部152、分布等价判定部(判定部)153、电池状态存储部154、QV数据生成部(数据生成部)156、特征量计算部158及劣化评价部170。劣化评价部170具备SoH计算部159及保养计划部160。电池状态存储部154具备基准分布数据库(DB)155。
信息取得部150与蓄电池113电连接，从蓄电池113受理成为评价对象的蓄电装置的电池信息(电流、电压、温度等)。信息存储部151将由信息取得部150取得的电池信息存储在内部。也可以对电池信息附加时刻信息，并根据该时刻信息按时序存储电池信息。或者，也可以从以时刻为系数的时钟取得时刻信息，并将该时刻信息与受理到的电池信息建立关联地存储。
另外，信息取得部150从充放电控制部111取得充放电指令值。信息存储部151将由信息取得部150取得的充放电指令值存储在内部。也可以对充放电指令值附加时刻信息，并根据该时刻信息按时序存储充放电指令值。或者，也可以从以时刻为系数的时钟取得时刻信息，并将该时刻信息与受理到的充放电指令值建立关联地存储。
图5(A)表示相应于经过时间配置充放电指令值的数据(充放电指令值数据)的曲线。比0大的值是放电指令值，比0小的值是充电指令值。
图5(B)表示相应于时间经过配置电池信息所示的电压值的数据(电压数据)的曲线。
图5(C)表示相应于时间经过配置电池信息所示的电流值的数据(电流数据)的曲线。比0大的值表示放电电流，比0小的值表示充电电流。
图6(A)表示相应于时间经过配置蓄电装置的充电量的充电量数据的曲线。此处，用SOC(State Of Charge)表示充电量。SOC的单位设为％。另外，可以将充电量为0的情况设为0％，将规定容量的充电量设为100％，也可以将预先确定的范围的下限设为0％，将上限设为100％等、任意地设定。该曲线通过从充放电开始时的充电量(初始状态的充电量)起对充电或放电的电流进行累积(积分)而获得。在蓄电池113输出的电池信息包含与充电量有关的信息的情况下，可以利用该信息取得SOC的曲线。
图6(B)表示相应于时间经过对蓄电装置的温度进行表示的温度数据的曲线。也可以代替温度，而利用从充放电开始时起的温度的平均或者到一定时间前为止的温度的平均值。
关于图5及图6所示的以外的项目，如果电池信息中存在该项目、或者该项目能够根据包含于电池信息的多个项目来计算，则关于该项目，也能够获得相应于时间经过而配置该项目的值的数据。
QV数据生成部156根据存储于信息存储部151的信息，生成由充电量与电压的多个对应数据构成的QV数据。有时也将充电量与电压的关系称为Q－V特性。QV数据例如通过根据图5(C)的电流数据生成图6(A)的充电量数据、并根据该充电量数据与图5(B)的电压数据生成将充电量与电压一对一地建立对应的多个对应数据而获得。在图7(A)中示出了将这多个对应数据描绘在分别以充电量(Q)和电压(V)为轴的坐标系中的QV数据例。充电量通过SOC(％)来表示。图7(B)中示出了规定的充电量范围(评价范围)191。在该例子中，规定的充电量范围是大于69且小于70的范围。如后面详细叙述那样，在本实施方式中，特征之一是，根据规定的充电量范围191的电压的偏差，评价蓄电装置的劣化状态。
分析部152确定存储于信息存储部151的充放电指令值中的、属于规定的充电量范围的充放电指令值，并生成对所确定的充放电指令值与频度的关系进行表示的指令值分布(对象指令值分布)。属于规定的充电量范围的充放电指令值为，通过充放电控制获得包含属于规定的充电量范围的充电量的对应数据的充放电指令值。即，是充放电指令值中的、对通过其执行而测定到的电流值进行累积而计算的蓄电装置的充电量存在于该规定的充电量范围的充放电指令值。
图8(B)中示出了对象指令值分布(指令值取样的分布)的例子。横轴是指令值，纵轴是频度(度数)。作为一个例子，值比0大的指令值是放电指示，值比0小的指令值是充电指示。图中的曲线是对该直方图进行近似的正态分布，可以说该直方图有正态性。
另外，分析部152根据对象指令值分布，计算平均、标准偏差等统计信息。图8(B)中也示出了根据图8(B)的对象指令值分布计算出的统计信息的例子。此处，示出了平均μB、标准偏差σ、数据数量nB。
电池状态存储部154保存基准分布数据库155。基准分布数据库155包含对成为充放电指令值与频度的基准的关系进行表示的基准指令值分布(基准分布)及基准指令值分布的统计信息。在图8(A)中示出了基准分布数据库155中包含的基准指令值分布及其统计信息的例子。此处，作为统计信息的例子，示出了平均μA、标准偏差σA、数据数量nA。
分布等价判定部153判定由分析部152计算出的对象指令值分布是否满足与充放电指令值的频度有关的条件(规定的条件)。此处，是判定对象指令值分布是否等价于基准分布数据库155中包含的基准指令值分布、并在等价的情况下判定为满足条件、在不等价的情况下判定为不满足条件的例子。
作为判断二个分布间的等价性的方法的例子，能够使用二标本t检验(参量法)。在该方法中，建立了零假设，即，在确认了对象指令值分布及基准指令值分布各自的正态性并且确认了两者间的方差齐性的基础上设为两分布间不存在差别。正态性的确认只要使用A-D检验(Anderson–Darling test)等正态性检验即可。方差齐性的确认只要使用F检验等方差齐性检验即可。求出基准指令值分布的平均值
Figure BDA0000936696870000091
和标准偏差
Figure BDA0000936696870000092
及本次的对象指令值分布的平均值
Figure BDA0000936696870000093
和标准偏差
Figure BDA0000936696870000094
通过以下的数式求出t0值。n1是与基准指令值分布有关的标本数量，n2是与本次的对象指令值分布有关的标本数量。
【数式1】
Figure BDA0000936696870000095
t0值遵照自由度φ的t分布的情况众所周知。按照以下的定义求出自由度φ。
【数式2】
Figure BDA0000936696870000101
根据危险率α和自由度φ，通过t分布表，取得t值的临界值(标记为t(φ；α))。一般来说，在危险率α为5％时，如果t0≤t(φ；α)，则不能否定两分布的平均值不存在显著性差异，即，显著性差异未被认可。在该情况下，两分布视为等价。反之，如果t0＞t(φ；α)，则视为两分布间存在差异。
通过分布等价判定部153判断为两分布等价的情况下，特征量计算部158根据通过QV数据生成部156生成的QV数据，求出属于规定的充电量范围(评价范围)的对应数据(Q，V)的电压值的分布。具体地说，特征量计算部158确定属于规定的充电量范围(评价范围)的对应数据(Q，V)。图7(B)中示出了在规定的充电量范围191是比69大且比71小的范围(69＜Q＜71)的情况下确定属于该范围的对应数据的例子。并且，根据所确定的对应数据，生成表示电压值与频度的关系的电压分布(V分布)。例如，生成横轴为电压[V]，纵轴为频度(度数)的直方图。另外，特征量计算部158计算该电压分布的平均、标准偏差等的统计信息。
图9中示出了根据QV数据中的属于该范围191(参考图7(B))的对应数据的电压值生成的V分布及其统计信息的例子。图中的曲线是对该直方图进行近似的正态分布，可以说该电压分布具有正态性。在图的右部，示出了统计信息的计算例。例如平均为Vμ，标准偏差为Vσ，取样数(数据数量)为nV。
特征量计算部158根据电压分布(电压值的分布)或根据其计算的统计信息，计算蓄电装置的特征量。特征量只要是表现电压的偏差(变化的比例)的值即可，可以是任何值，作为一个例子，有电压分布的标准偏差或方差。或者，如果是基于标准偏差或方差的值，则也可以是其他的值。
在上述的说明中，在通过分布等价判定部153判定为对象指令值分布与基准指令值分布等价的情况下，进行了电压分布及特征量的计算，但也可以在两分布间的等价的判定之外，并行(同时)地进行电压分布及特征量的计算，在判定为两分布等价的情况下，采用此时的特征量。
另外，在上述的例子中，在对象指令值分布与基准指令值分布等价的情况下，设为满足与充放电指令值的频度有关的条件(规定的条件)，但也可以使用其他的方法。例如在对象指令值分布的平均和标准偏差分别包含于预先确定的范围的情况下，可以使用满足该规定的条件等简易的方法。该预先确定的范围可以根据基准指令值分布的平均及标准偏差等而确定。
SoH计算部159根据由特征量计算部158计算的特征量、及劣化状态评价数据，评价蓄电装置的劣化状态(SoH)。劣化状态评价数据是将劣化状态值与特征量建立了对应的数据。劣化状态只要表示蓄电装置的劣化情况即可，可以是任何状态，但也能够使用例如当前容量相对于初始容量的比(当前容量/初始容量)。或者，也可以使用内部阻抗的值或其他种类的值。
SoH计算部159在劣化状态评价数据中确定与该计算出的特征量对应的劣化状态值，根据所确定的劣化状态值，确定蓄电装置的劣化状态。图10中示出劣化状态评价数据的例子。该劣化状态评价数据是将特征量与SoH(此处为当前容量/初始容量的百分率表示)建立了对应的函数Y＝f(Vσ69－71)。Vσ69－71表示规定的充电量范围比大于69且小于71时的电压的标准偏差。函数的输出Y表示SoH值。在本例中，如图9所示，标准偏差是Vσ，所以通过Y＝f(Vσ)，计算劣化状态值作为Y1。
此处，说明能够根据与属于规定的充电量范围(评价范围)的对应数据的电压值的偏差有关的特征量(在上述的例子中为标准偏差)评价劣化状态的理由。相应于执行的充放电指令值对蓄电装置输入或输出的电流不同，蓄电装置(电池单体、电池模块、电池盘或蓄电池等)的内部阻抗相应于输入或输出的电流而变化。因此，如根据前面所示的图7(A)也可理解那样，充电量与电压的关系不是一定的(充电量与电压的关系不是一次直线)。另外，相应于蓄电装置的种类(型号或材料等)及劣化状态(SoH)，在充电量与电压的关系(QV特性)中，存在电压的偏差会显著显现的充电量范围。并且在该范围内，相应于输入或输出的电流(相应于执行的充放电指令值)、或相应于充电量，测定的电压变化。
因此，预先通过多个劣化状态的蓄电装置(相同种类的蓄电装置)使用例如相同模式的充放电指令值群进行充放电，取得QV数据。此时，各蓄电装置的初始充电量等的条件可以相同。并且，在各劣化状态间共通地确定各QV数据中电压的偏差相应于劣化状态而大幅变化的充电量范围。此处，通过将充电量范围确定为狭窄的范围，在按照前述的本实施方式判断对象指令值分布和等价性的情况下，能够吸收在该充电量范围内执行充放电指令值时的充电量的差异。并且，制作将表示在该充电量范围中电压的偏差的特征量(标准偏差等)与劣化状态值建立了对应的劣化评价数据，而且根据属于该充电量范围的充放电指示群，生成基准指令值分布。在各劣化状态属于充电量范围的充放电指示群视为相同(或者等价)，可以采用属于与任一个劣化状态对应的充电量范围的充放电指示群的分布作为基准指令值分布。另外，也可以在确定的充电量范围内另外准备并执行充放电指令值的频度相同(或等价)的充放电指令值群，进行各劣化状态的蓄电装置的测定，同样地生成劣化评价数据及基准指令值分布。
通过使用这样生成的劣化评价数据，在被赋予了规定的充电量范围内的指令值分布与基准指令值分布等价的充放电指令值群的情况下，能够通过上述的处理评价蓄电装置的劣化状态。
保养计划部160根据通过SoH计算部159计算的蓄电装置的劣化状态或存储于信息存储部151及电池状态存储部154的信息、或这两者，生成与蓄电装置的状态有关的ESS状态信息。保养计划部160将ESS状态信息经由通信网络发送至ESS监视系统301。
作为ESS状态信息的一个例子，保养计划部160可以发送与蓄电装置的是否能够工作有关的信息。具体地说，保养计划部160根据蓄电装置的SoH，判断蓄电池113是否能够工作。例如使用阈值A和阈值B将SoH的范围分割为三个，得到阈值A以下的范围1、比阈值A大且为阈值B以下的范围2、阈值B以上的范围3。在蓄电装置的SoH属于范围1的情况下，判断为进一步的蓄电池113的工作不能进行(即，蓄电池113将迎来寿命到期)，可以将故障警告的消息通知至ESS监视系统301。在属于范围2的情况下，判断为还能够工作但需要保养，也可以将保养·呼叫的消息通知至ESS监视系统301。在属于范围3的情况下，判断为蓄电池113是正常的，今后也能够工作。在此情况下，可以对ESS监视系统301通知蓄电池113是正常的(没有故障，还没有保养的必要)这一宗旨的消息，还可以不特别进行上述的通知。
此处所述的是否能够工作的判断方法是一个例子，也可以使用其他的判断方法。例如，可以通过多次劣化评价计算多个SoH，并利用这些SoH的平均、中央值、最大值或最小值，进行是否能够工作的判断。
另外，例如也可以事先生成根据特征量(或SoH)的转移判断是否能够工作的状态转移模型，根据该状态转移模型和通过多次劣化评价计算的多个特征量(或多个SoH)，进行是否能够工作的判断。
或者，也可以事先生成通过逻辑回归分析等根据特征量判定故障概率的模型，根据该模型和计算出的特征量，计算故障率，并根据该故障率的值判断是否能够工作。通过此处例示的方法以外的方法当然也能够判断是否能够工作。
除了与是否能够工作有关的信息以外，也可以发送充放电指令值数据(电力指令值数据)、电压数据、电流数据、充电量数据、温度数据作为ESS状态信息。另外，也可以发送表示上述的规定的充电量范围中的电压的分布的电压分布数据(电压直方图)或对该电压分布进行近似的正态分布的数据。另外，也可以发送对属于上述规定的充电量范围的充放电指令值的分布进行表示的指令值分布数据、或对该指令值分布进行近似的正态分布的数据。另外，也可以发送在确定劣化状态时使用的劣化状态评价数据。另外，也可以发送表示本次测定的劣化状态(SoH)的信息。另外，也可以发送QV数据。此处也可以发送所述以外的数据。
ESS监视系统301从ESS101接收ESS状态信息，根据ESS状态信息，将管理者评价蓄电池113的状态所用的画面(劣化状态评价画面)显示在显示装置上。另外，在ESS状态信息中包含是否能够工作的信息时，也可以进行与该是否能够工作的信息对应的动作。例如是否能够工作的信息表示不能够工作的情况下，可以将故障警告的消息显示在该画面上。在能够工作但需要保养的情况下，也可以将保养·呼叫的消息显示在画面上。在蓄电池113正常的情况下，也可以将通知蓄电池113正常的消息显示在画面上。除了画面的显示以外，也可以经由扬声器输出通知故障警告、保养·呼叫、或蓄电池113正常的消息音。另外，也可以通过不能够工作是红色、能够工作但需要保养的情况是黄色、及蓄电池113正常的情况是绿色等、在画面上显示(例如点亮)颜色，通知ESS101的工作状态。
图11是表示ESS监视系统301的显示装置上显示的劣化状态评价画面的例子。在该画面的左侧，分别相应于经过时间而显示有充放电指令值数据(电力指令值数据)、电压数据、电流数据、充电量数据、温度数据。另外，在中央，显示有对电压分布进行近似的正态分布的数据和QV数据。另外，在右侧，显示有对充放电指令值的分布进行近似的正态分布的数据和劣化状态评价数据。管理者能够通过观看该画面来监视蓄电池113的状态。在劣化状态评价画面上，也可以配置有显示各种消息的消息显示部。将具备消息显示部的劣化状态评价画面的例子示于图12。将与蓄电池113的状态对应的消息显示在消息显示部202。例如判断为蓄电池113不能够工作的情况下，显示“蓄电池113故障”等、故障警告的消息。图中的“····”，表现出表示任意的消息的状态。另外，消息也可以通过弹出显示等其他的方式表示。
此处，可以是，特征量计算部158相应于蓄电装置的温度对通过上述的方法计算的特征量(电压分布的标准偏差)进行校正，将校正后的特征量使用于SoH计算部159。由此，能够考虑电压分布相对于温度的依存性，能够进行更高精度的劣化状态估计。校正例如能够通过以下的式子进行。
FV＝α＊EXP(1/T)＊σ 式(3)
FV：校正后的劣化特征量
α：温度系数
T：蓄电装置(电池单体或电池模块或电池盘等)的温度
σ：属于某充电量范围的电压的分布的标准偏差(即校正前的特征量)
关于某劣化状态的蓄电装置，针对多个温度的每个温度，在通过特定模式的充放电指令值群进行了充放电的情况下的规定的充电量范围内进行特征量(电压分布的标准偏差)的计算，得到表示温度和特征量的关系的数据(温度－特征量数据)。关于不同的劣化状态的蓄电装置，也进行同样的处理，在各处理中也可以使蓄电装置的初始的充电量相同。接着，根据针对多个劣化状态的温度－特征量数据，相对于成为某基准的温度(基准温度)，以上述的数式(3)的形式为约束确定如使其他的温度下的各劣化状态的特征量与基准温度的各劣化状态下的特征量一致或近似那样的温度系数α。确定的方法可以最小二乗法等任何方法。由此，能够针对基准温度以外的其他的温度的每一温度，确定α的值。此处，针对基准温度以外的其他的温度的每一温度确定了α，但也可以对这些其他的温度确定共通的α的值。另外，也可以使用EXP(1/T)以外的函数形式。
图13是本发明的实施方式的蓄电系统的动作的流程图。
蓄电系统101在任意的定时开始蓄电装置的劣化状态评价处理。将从SCADA201接收的充放电指令值蓄积于蓄电池评价部114的信息存储部151(302)，分析部152生成属于规定的充电量范围(评价范围)的充放电指令值的分布(对象指令值分布)(S303)。可以每当接收到属于规定的充电量范围(评价范围)的充放电指令值就更新对象指令值分布，也可以每隔一定时间更新该分布，还可以在后述的步骤305中进入到是时，进行一次生成该分布。
另一方面，蓄电系统的充放电控制部111将从SCADA201接收的充放电指令值转换为对AC/DC转换器112的充放电命令后输出，AC/DC转换器112按照该充放电命令，使蓄电池113进行充放电。蓄电池评价部114取得在蓄电池113的充放电时测定的电压、电流、温度等电池信息，将取得的电池信息存储于信息存储部151(301)。QV数据生成部156在处理开始后，根据存储于信息存储部151的电池信息，生成由充电量与电压值的多个对应数据构成的QV数据(304)，分布等价判定部153检查属于规定的充电量范围的对应数据数量(取样数)是否存在规定值以上(S305)。在对应数据数量小于规定值的情况下，返回到步骤301，在对应数据数量为规定值以上的情况下，分布等价判定部153判定对象指令值分布是否与基准指令值分布等价。在两者不等价的情况下，返回到步骤301。在两者等价的情况下，特征量计算部158根据上述的规定的充电量范围内的对应数据的电压值，生成电压值的分布即电压分布(V分布)，并根据该电压分布计算与电压值的偏差有关的特征量(307)。作为特征量，例如计算标准偏差或方差等。
SoH计算部159根据预先赋予的劣化状态评价数据，根据由特征量计算部158计算出的特征量计算劣化状态(SoH)(308)。此时，也可以根据蓄电装置的温度和上述的数式(3)校正特征量，并根据校正后的特征量和劣化状态评价数据，计算SoH。
保养计划部160基于SoH的值，判断蓄电装置的工作状态，如果是能够工作的状态，则返回到步骤301。或者在经过了预先确定的时间的情况下、从管理者赋予了结束指示的情况下等、规定的结束条件成立的情况下，也可以结束处理。另外，在判断为工作状态是能够工作的状态、但在蓄电池的剩余寿命期间内有保养的必要的情况下，将保养·呼叫的消息发送至ESS监视系统301(311)，返回到步骤301。或者，在上述的规定的结束条件成立的情况下，也可以结束处理。另外，在工作状态是不能够工作时，将故障警告的消息发送至ESS监视系统310(310)，结束本处理。
在本实施方式中，基准指令值分布仅准备了一个，但也能够通过事先准备多个基准指令值分布和多个劣化状态评价数据，来应对各种各样的充放电模式的充放电指令值群。在该情况下，只要判定对象指令值分布是否与多个基准指令值分布分别等价，并使用与被判定为等价的基准指令值分布对应的劣化状态评价数据进行劣化评价即可。
另外，也可以将规定的充电量范围设定2个以上，并准备与各充电量范围对应的基准指令值分布和劣化状态评价数据。在该情况下，也可以按每个充电量范围，进行上述的本实施方式的处理，根据被判断为指令值分布和基准规定值分布等价的充电量范围，进行前述的处理。在判断为在多个充电量范围中两分布等价的情况下，可以采用与任一个充电量范围对应的劣化状态(SoH)，也可以采用与最初判断为两分布等价的充电量范围对应的劣化状态，还可以综合判断多个劣化状态。例如可以采用多个SoH的平均、中央值、最大值、最小值等，还可以是这以外的方法。或者，在等价的基准指令值分布存在多个的情况下，也可以选择例如最等价的基准指令值分布(在前述的检验中t0最大的准指令值分布等)。
在本实施方式中，对象指令值分布是属于规定的充电量范围的充放电指令值(电力指令值)的分布，但作为其他的方式，也可以是充放电指令值关于时间的一次微分值(dP/dt)的分布。在该情况下，基准指令值分布例如也设为对充放电指令值关于时间的一次微分与频度的成为基准的关系进行表示的分布，根据需要，通过将此前的说明的充放电指令值替换为充放电指令值关于时间的一次微分值，能够与此前同样地实施处理。由此，能够担保电力变化的等价性。
以上，根据本发明的实施方式，对于电力系统401的频率变动抑制等、对电力系统401输入输出的电流(充放电电流)连续地可变的蓄电系统101(ESS)，能够在使频率变动抑制等作为ESS的功能工作(不使蓄电系统101停止)的同时，对蓄电系统101的电池状态进行评价。
图14表示本发明的实施方式的蓄电系统中的蓄电池评价部114及充放电控制部111的硬件构成例。图14的硬件构成具备CPU61、输入部62、显示部63、通信部64、主存储部65及外部存储部66，它们通过总线67连接为能够相互通信。
输入部62通过布线等取得由蓄电池113测定的电池信息。输出部63对AC/DC转换器112输出充放电命令。通信部64包含无线或有线的通信单元，与SCADA201及ESS监视系统301分别通过规定的通信方式进行通信。输入部62、输出部63及通信部64可以分别由个别的集成电路等电路构成，也可以通过单一的集成电路等电路构成。
外部存储部66例如包含HDD、SSD、存储器装置、CD－R、CD－RW、DVD－RAM、DVD－R等存储介质等。外部存储部66存储用于使作为处理器的CPU61执行蓄电池评价部及充放电控制部的功能的程序。另外，信息存储部151及电池状态存储部154也包含于外部存储部66。此处，仅表示一个外部存储部66，但可以存在多个。
主存储部65在CPU61的控制之下，将存储于外部存储部66的控制程序展开，并存储该程序的执行时所需要的数据、及通过该程序的执行生成的数据等。主存储部65包含例如易失性存储器(DRAM、SRAM等)或非易失性存储器(NAND闪存存储器、MRAM等)等、任意的存储器或存储部。通过由CPU61执行在主存储部65中展开的控制程序，来执行蓄电池评价部114及充放电控制部111的功能。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子来提示的，无意限定发明的范围。上述新颖的实施方式能够以其他各种各样的方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨，并且包含于权利要求书记载的发明及其等同的范围中。
符号说明
101：蓄电系统
114：蓄电池评价部
151：信息存储部
152：分析部
153：分布等价判定部
154：电池状态存储部
156：数据生成部
158：特征量计算部
159：SoH计算部
160：保养计划部
155：基准分布数据库
111：充放电控制部
112：AC/DC转换器
113：蓄电池
114：蓄电池评价部
201：SCADA
301：ESS监视系统
401：电力系统
402：变压器

Claims (12)

1.一种蓄电池评价装置，具备：
数据生成部，取得按照充放电指令值进行充放电控制的蓄电装置的、根据上述充放电指令值的执行而测定的电压值，基于取得的电压值生成上述蓄电装置的充电量与上述电压值的多个对应数据；以及
劣化评价部，判定得到属于第1充电量范围的上述蓄电装置的充电量的上述充放电指令值即第1充放电指令值的分布是否满足规定的条件，在满足上述规定的条件时，基于上述对应数据确定属于上述第1充电量范围的上述蓄电装置的充电量所对应的上述电压值，并基于所确定的上述电压值的分布，评价上述蓄电装置的劣化状态，上述规定的条件是与上述充放电指令值的频度有关的条件。
2.如权利要求1所述的蓄电池评价装置，其中，具备：
判定部，判定上述第1充放电指令值的分布是否与充放电指令值的基准分布等价，在上述第1充放电指令值的分布与上述基准分布等价的情况下，判定为满足上述规定的条件。
3.如权利要求2所述的蓄电池评价装置，其中，
上述判定部通过t检验判定上述第1充放电指令值的分布是否与上述基准分布等价。
4.如权利要求1至3任一项所述的蓄电池评价装置，其中，还具备：
特征量计算部，作为上述电压值的分布，计算与上述电压值的偏差有关的特征量，
上述劣化评价部根据上述特征量，评价上述蓄电装置的劣化状态。
5.如权利要求4所述的蓄电池评价装置，其中，
上述劣化评价部根据将上述特征量与上述蓄电装置的劣化状态值建立对应的劣化状态评价数据，取得上述蓄电装置的劣化状态值，并根据上述劣化状态值，确定上述蓄电装置的劣化状态。
6.如权利要求4所述的蓄电池评价装置，其中，
上述特征量是上述电压值的标准偏差或方差、或基于上述标准偏差及上述方差中一个的值。
7.如权利要求4所述的蓄电池评价装置，其中，
上述特征量计算部还使用上述蓄电装置的温度信息，计算上述特征量。
8.如权利要求1至3任一项所述的蓄电池评价装置，其中，
上述充放电指令值指定充放电电力值，
上述第1充放电指令值的分布是上述第1充放电指令值的关于时间的一次微分值的分布。
9.如权利要求1至3任一项所述的蓄电池评价装置，其中，
上述劣化评价部将与上述蓄电装置的上述劣化状态对应的信息，经由通信网络发送至针对上述蓄电装置的监视系统。
10.如权利要求1至3任一项所述的蓄电池评价装置，其中，
上述蓄电装置是
电池单体、
将多个上述电池单体串联或并联或串并联地连接的模块、
将多个上述模块串联或并联或串并联地连接的电池盘、或者
将多个上述电池盘串联或并联或串并联地连接的电池阵列。
11.一种蓄电系统，具备：
蓄电池，具有至少一个电池盘，该至少一个电池盘具备包含多个电池单体的多个模块；
充放电控制部，按照充放电指令值，进行上述蓄电池的充放电控制；
数据生成部，取得蓄电装置的根据上述充放电指令值的执行而测定的电压值，基于取得的电压值生成上述蓄电装置的充电量与上述电压值的多个对应数据，上述蓄电装置是上述电池单体、上述模块或上述电池盘；以及
劣化评价部，判定得到属于第1充电量范围的上述蓄电装置的充电量的上述充放电指令值即第1充放电指令值的分布是否满足规定的条件，在满足上述规定的条件时，基于上述对应数据确定属于上述第1充电量范围的上述蓄电装置的充电量所对应的上述蓄电装置的电压值，并基于所确定的上述电压值的分布，评价上述蓄电装置的劣化状态，上述规定的条件是与上述充放电指令值的频度有关的条件。
12.一种蓄电池评价方法，具备：
关系数据生成步骤，取得按照充放电指令值进行充放电控制的蓄电装置的根据上述充放电指令值的执行而测定的电压值，基于取得的电压值生成将上述蓄电装置的充电量与上述电压值建立对应的关系数据；以及
劣化评价步骤，判定得到属于第1充电量范围的上述蓄电装置的充电量的上述充放电指令值即第1充放电指令值的分布是否满足规定的条件，在满足上述规定的条件时，基于上述对应数据确定属于上述第1充电量范围的上述蓄电装置的充电量所对应的上述蓄电装置的电压值，并基于所确定的上述电压值的分布，评价上述蓄电装置的劣化状态，上述规定的条件是与上述充放电指令值的频度有关的条件。
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