JP2015031674A - 蓄電池状態監視装置及び蓄電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池の劣化傾向が変化したときに、劣化の要因を判定する。【解決手段】データベース３２に、複数の蓄電池セル１０の内部抵抗のデータ及び稼働状態のデータが所定期間ごとに蓄積される。劣化傾向監視部３３は、内部抵抗のデータに基づいて劣化の進行を示す劣化量ΔＲを所定期間ごとに算出する。期間Ｐにおける劣化量ΔＲが閾値Ｒ１以上である場合に、蓄電池セル１０の劣化傾向が変化したと判定する。判定値算出部３４とは、劣化傾向が変化したと判定された場合に、期間Ｐにおける稼働状態のデータを用いて劣化傾向変化の要因を判定するための判定値ΔμＴ、Δσ２Ｔ、ΔμＳ及びΔσ２Ｓを算出する。劣化要因判定部３５は、判定値ΔμＴ、Δσ２Ｔ、ΔμＳ及びΔσ２Ｓを閾値Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５と比較して複数の蓄電池セル１０の劣化傾向変化の要因を判定する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、蓄電池状態監視装置及び蓄電池装置に関する。

蓄電池装置は、工場、商業施設又は一般住宅においてバックアップ電源や分散電源として広く使用されている。また、近年では、太陽光や風力等の自然エネルギーを利用した発電において、電力の変動抑制のために用いられることも多い。

蓄電池装置は、複数の蓄電池セルが直列に接続された構成となっている。蓄電池セルは充放電を繰り返すことで、内部抵抗が増加すると共に電池容量が減少して劣化が進行していき、最終的には交換が必要となる。劣化の進行は個々の蓄電池セルによって異なるため、個々の蓄電池セルの電池容量又は内部抵抗を測定して、劣化の状態を把握する必要がある。

特許第４８２７６２４号公報 特許第４４４５２１４６公報 特許第４３１９４７号公報

蓄電池セルの劣化の進行は、蓄電池セルの寿命によるものだけではなく、電池温度、ＳＯＣ、充放電電流、電池電圧、充放電レート、ＤＯＤ（Depth of Discharge：放電深度）等の様々な稼働状態の条件によって変化する。そのため、劣化傾向も常に一定とは限らず、ある時点を境に、劣化傾向が大きく変化することもある。例えば、夏場などは気温上昇によって電池温度も上がるため、他の季節よりも劣化量が増加する。

劣化傾向の変化自体は、蓄電池セルの電池容量又は内部抵抗を測定することによって把握することができる。しかしながら、上述したように劣化の進行は様々な条件の組み合わせによって起こる。そのため、劣化傾向の変化が、寿命や初期不良等の蓄電池セルそのものの状態変化によって起こったのか、あるいは稼働状態の変化によって起こったのか、その要因を特定することは難しい。

とはいえ、蓄電池装置のなかには、１０〜２０年という長期にわたって使用されるものもある。そのなかで、劣化傾向が通常とは異なる変化を起こすことがあれば、その要因を正しく把握して、その要因につながる環境条件等を逐次改善していくことも、蓄電池装置の運転効率を向上させるためには重要となる。また、蓄電池装置に電力の変動抑制の役割が期待されているなか、蓄電池装置の安定運用のためにもこのような劣化傾向の変化の要因を特定することは非常に重要となってくる。

本発明の実施形態は、上記の問題点を解決するために、蓄電池セルの劣化傾向を監視し、その傾向に変化があった場合に変化の要因を判定することで、蓄電池装置の安定運用に寄与することができる、蓄電池状態監視装置及び蓄電池装置を提供することを目的とする。

実施形態の蓄電池状態監視装置は、複数の蓄電池セルの内部抵抗のデータ及び稼働状態のデータを所定期間ごとに蓄積するデータベースと、前記複数の蓄電池セルの内部抵抗のデータに基づいて当該複数の蓄電池セルの劣化の進行を示す劣化量を所定期間ごとに算出し、一つの期間における前記劣化量が所定値以上である場合に、前記複数の蓄電池セルの劣化傾向が変化したと判定する劣化傾向監視部と、前記劣化傾向監視部において前記複数の蓄電池セルの劣化傾向が変化したと判定された場合に、前記一つの期間における稼働状態のデータに基づき劣化傾向変化の要因を判定するための判定値を算出する判定値算出部と、前記判定値を所定の閾値と比較して前記複数の蓄電池セルの劣化傾向変化の要因を判定する劣化要因判定部と、を備える。

実施形態の蓄電池装置は、複数の蓄電池セルから計測した充放電電流、電圧及び温度を含むデータに基づいて、所定期間ごとに前記複数の蓄電池セルの内部抵抗のデータ及び稼働状態のデータを作成するデータ作成部と、前記複数の蓄電池セルの内部抵抗のデータに基づいて当該複数の蓄電池セルの劣化の進行を示す劣化量を所定期間ごとに算出し、一つの期間における前記劣化量の増加が所定値以上である場合に、前記複数の蓄電池セルの劣化傾向が変化したと判定する劣化傾向監視部と、前記劣化傾向監視部において前記複数の蓄電池セルの劣化傾向が変化したと判定された場合に、前記一つの期間における稼働状態のデータに基づき劣化傾向変化の要因を判定するための判定値を算出する判定値算出部と、前記判定値を所定の閾値と比較して前記複数の蓄電池セルの劣化傾向変化の要因を判定する劣化要因判定部と、を備える。

実施形態に係る蓄電池装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る蓄電池制御装置の詳細な構成を示すブロック図である。 電流及び電圧のウェーブレット係数の比から算出される内部抵抗値を示すグラフである。 温度別及びＳＯＣ別の滞在時間の一例である。 温度別及びＳＯＣ別の滞在時間の一例である。 温度別及びＳＯＣ別の滞在時間の一例である。 異なる温度条件下でのサイクル寿命特性を示すグラフである。 異なる待機ＳＯＣでのカレンダー寿命特性を示すグラフである。 実施形態に係る蓄電池状態監視装置の詳細な構成を示すブロック図。 蓄電池状態監視装置の動作を示すフローチャートである。 図４に示す温度別及びＳＯＣ別の滞在時間の分布と、各分布の平均値を示すグラフである。 図５に示す温度別及びＳＯＣ別の滞在時間の分布と、各分布の平均値を示すグラフである。 図６に示す温度別及びＳＯＣ別の滞在時間の分布と、各分布の平均値を示すグラフである。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。

［蓄電池装置］
図１は、実施形態の蓄電池装置の構成を示す図である。
図１に示すように、蓄電池装置は、蓄電池ユニット１と、蓄電池制御装置２と、蓄電池状態監視装置３を備えている。

蓄電池ユニット１は、複数の蓄電池セル１０で構成され、外部回路に対して充放電を行う組電池１１と、複数の蓄電池セル１０から各種のデータ測定を行う測定部１２，１３，１４とを備えている。

蓄電池制御装置２は、蓄電池ユニット１に接続され、各蓄電池セル１０の監視及び制御を行う。さらに、データ作成部として、蓄電池の状態監視のために蓄電池ユニット１の測定部で測定されたデータを収集し、そこから必要なデータの作成も行う。

蓄電池状態監視装置３は、蓄電池制御装置２とネットワークＮを介して接続され、蓄電池制御装置２から送信されるデータに基づいて、蓄電池装置の状態監視を行う。状態監視として、まず、個々の蓄電池セル１０についてのデータを常時監視して異常検出を行っている。本実施形態では、これに加えて、１ヶ月、季節ごと、あるいは半年ごとと言った、中・長期間における組電池１１全体の劣化傾向についても監視している。

以下、各構成について詳細に説明する。
［蓄電池ユニット］
図１に示すように、蓄電池ユニット１において、複数の蓄電池セル１０が直列又は直列及び並列に接続されて、組電池１１を構成している。組電池１１は不図示の外部系統に接続され、外部系統からの電力供給によって充電され、充電された電力を放電することで外部系統に電力供給を行う。

各蓄電池セル１０の正極端子と負極端子間には電圧測定部１２が接続されている。電圧測定部１２は各端子間電圧の測定を行う。組電池１１の電流経路には電流測定部１３が挿入されている。電流測定部１３は、組電池１１への充放電電流を測定する。また、組電池１１の近傍には電池温度測定部１４が配置されている。電池温度測定部１４は、組電池１１の電池温度を測定する。

［蓄電池制御装置］
図２は、蓄電池制御装置２の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すように、蓄電池制御装置２は、測定値収集部２１、ＳＯＣ算出部２２、内部抵抗値算出部２３、集計データ作成部２４を備えている。また、各部で収集、算出、集計されたデータを記憶する記憶部２５と、記憶部２５に記憶されたデータを蓄電池状態監視装置３に送信する送信部２６を備えている。さらに、図示していないが、各部を制御する制御部も備えている。

測定値収集部２１は、蓄電池ユニット１の電圧測定部１２、電流測定部１３及び電池温度測定部１４に接続されている。各測定部で測定された端子間電圧、充放電電流及び電池温度の測定値を収集して、記憶部２５に記憶させる。

ＳＯＣ算出部２２は、測定値に基づいて、組電池１１全体のＳＯＣ（State of Charge：充電率）を算出する。算出されたＳＯＣは、記憶部２５に格納される。

ＳＯＣの算出には、公知の方法を用いることができる。例えば、電流測定値で測定した組電池１１に対する充放電電流の時間積分値を求め、この時間積分値を組電池１１の満充電容量（Ａｈ）で除算することによって、ＳＯＣを算出することができる。

あるいは、ＳＯＣとＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開回路電圧）には相関関係があるため、ＳＯＣとＯＣＶの対応表テーブルを記憶部２５に格納しておき、電圧測定部１２で測定した開回路電圧をこのテーブルで参照することによって、ＳＯＣを求めることができる。

内部抵抗値算出部２３は、電圧測定部１２及び電流測定部１３の各測定値から組電池１１の内部抵抗値を算出する。算出方法としては、ウェーブレット変換を用い、周波数毎に電流及び電圧のウェーブレット係数を求め、これらの比率から組電池１１の内部抵抗値を算出する。この方法では、交流インピーダンス法のように特別な解析装置を接続する必要がなく、蓄電池装置の運用中でも内部抵抗値を算出することができる。

具体的な算出方法は以下の通りである。まず、波形ｆ（ｔ）のウェーブレット変換ＷΨｆは、以下の式（１）により求めることができる。

Ψ_ａ，ｂ（ｔ）はアナライジングウェーブレットと呼ばれ、ダイレーション（拡大縮小）のパラメータを実数ａ、ｔ軸上でのシフトのパラメータを実数ｂとし、式（２）のように定義される。

Ψ（ｔ）としては、さまざまなものが提案されており、適宜選択可能である。以下の式（３）に、例としてガボールウェーブレットの定義を示す。

計測された電流波形をｉ（ｔ）、電圧波形をｖ（ｔ）とすると、それぞれのウェーブレット変換は以下の式（４）、式（５）のようになり、この変換結果はウェーブレット係数と呼ばれる。

すると、以下の式（６）によって、図３に示すように、同一のダイレーションａ、シフトｂの電流、電圧のウェーブレット係数の比から、内部抵抗値を計算することができる。

このとき、ダイレーションａが周波数に相当し、ダイレーションａが定まれば内部抵抗はシフトｂによらず一定であると考えられる。そこで、特定のダイレーションａに対してシフトｂを変化させて、（Ｗ_Ψ ^ｉ）（ａ，ｂ）と（Ｗ_Ψ ^ｖ）（ａ，ｂ）の関係を、最小二乗法を用いて直線近似すると、その傾きから周波数毎の内部抵抗値Ｒ（ａ）が算出する。

ここで、直線近似の精度を表す決定係数Ｒ^２を算出する。（Ｗ_Ψ ^ｉ）（ａ，ｂ）と（Ｗ_Ψ ^ｖ）（ａ，ｂ）の分散および共分散をそれぞれν_ｗｉ、ν_ｗｖ、ν_ｗｉｖとすると、ν_ｗｉ、ν_ｗｖ、ν_ｗｉｖは、それぞれ式（７）〜（９）で求められる。

これにより、（Ｗ_Ψ ^ｉ）（ａ，ｂ）と（Ｗ_Ψ ^ｖ）（ａ，ｂ）の関係を直線近似した時の決定係数Ｒ^２は以下の式で求められる。

以上のようにして内部抵抗値算出部２３では各蓄電池セル１０の電流値および電圧値を、離散ウェーブレット変換し、それらのウェーブレット係数の比率から、組電池１１の内部抵抗値を算出する。なお、電流及び電圧のウェーブレット係数の関係を直線近似したとき、予め設定された基準の場合よりも相関係数Ｒ^２の値が低い場合を除外して、組電池１１の内部抵抗値を算出している。算出された内部抵抗値は、記憶部２５に格納される。

集計データ作成部２４は、記憶部２５に格納されている、測定値収集部２１で収集された各測定値と、ＳＯＣ算出部２２及び内部抵抗値算出部２３で算出された値を所定期間ごとに集計して、集計データを作成する。この集計データは、必要に応じて任意のデータを作成することができる。本実施形態では、中・長期的な蓄電池セル１０の劣化傾向を監視するためのデータを作成する。作成された集計データは、記憶部２５に格納される。

データ集計を行う所定期間は任意で設定することができるが、突発的な要因に左右されずに全体的な傾向を把握するために、例えば、１ヶ月、季節ごと、半年といった中・長期的な期間でデータ集計を行うことが望ましい。

集計データ作成部２４は、記憶部２５から所定期間における内部抵抗値のデータを収集し、その平均値を求める。この内部抵抗の平均値は、後述する劣化傾向変化の判定に用いられる。

さらには、記憶部２５から所定期間における電池温度及びＳＯＣのデータを収集し、温度別及びＳＯＣ別の滞在時間を算出する。これらは稼働状態のデータとして、後述する劣化傾向変化の要因の判定に用いられる。

集計データ作成部２４において作成される、所定期間ごとの、温度別及びＳＯＣ別の滞在時間のデータの例を、図４〜６を示す。これらのグラフは、各温度及び各ＳＯＣの滞在時間がどれくらいあったかを、所定期間における比率、すなわち滞在率として表示している。例えば、図４において、所定期間の７％の時間で、電池温度２５℃であり、ＳＯＣが４０％であったことがわかる。

図４と図５を比較すると、図５の方が、高温度での滞在時間が長いことがわかる。蓄電池のサイクル寿命は、図７に示すように、電池温度が高いほど短くなる傾向がある。したがって、図５に示すような滞在時間の組電池１１は、図４の組電池１１と比較して劣化の進行が速くなり、サイクル寿命も短くなると考えられる。

また、図６は、バックアップ電源として蓄電池装置を使用している場合に得られるデータの例である。バックアップ電源として使用した場合、蓄電池は常に満充電に近い状態で待機するため、高いＳＯＣ状態での滞在時間が長い。

蓄電池には、サイクル寿命の他にも、充電して待機状態においているだけでも性能が低下するカレンダー寿命が存在する。カレンダー寿命は、サイクル寿命と同様に電池温度にも影響を受けるが、待機状態でのＳＯＣによっても大きく影響を受ける。図８に示すように、待機状態でのＳＯＣが高いほど、劣化の進行が速くなる。したがって、図６に示すような、高ＳＯＣでの滞在時間の長さも、劣化傾向に影響してくると考えられる。

すなわち、この温度別及びＳＯＣ別の滞在時間のデータを用いることで、蓄電池の劣化傾向の変化の要因を判定することができる。具体的な判定方法については、蓄電池状態監視装置３の説明と共に後述する。

蓄電池制御装置２の制御部は、蓄電池ユニット１の組電池１１のセルバランス制御、各測定部の制御、及び蓄電池制御装置２の測定値収集部２１、ＳＯＣ算出部２２、内部抵抗値算出部２３、集計データ作成部２４及び送信部２６の動作タイミングの制御をおこなっている。すなわち、制御部は、制御プログラムを格納するＲＯＭ、ＣＰＵ、及びドライバを備え、制御プログラムに従い、インターフェースを介して各部に各タイミングで動作信号を出力している。あるいは、測定値収集部２１以外の各部の機能は、全てコンピューターの処理によって実現するようにしても良い。

送信部２６は、データを送信するための通信インターフェースを備え、ルーターを介してネットワークＮに接続される。送信部２６は、記憶部２５に格納されている、各測定部で測定された測定値と、ＳＯＣ算出部２２及び内部抵抗値算出部２３で算出されたデータを蓄電池状態監視装置３に送信する。さらに、劣化傾向変化とその要因の判定のために、集計データ作成部２４で作成された、所定期間ごとの内部抵抗値、温度別及びＳＯＣ別の滞在時間のデータを、ネットワークＮを介して蓄電池状態監視装置３に送信する。

［蓄電池状態監視装置］
図９は、蓄電池状態監視装置３の構成を示すブロック図である。蓄電池状態監視装置３は、蓄電池制御装置２から送信されたデータを受信する受信部３１と、受信したデータを格納して蓄積するデータベース３２とを備えている。蓄電池状態監視装置３はまた、蓄電池制御装置２から送信されたデータを用いて蓄電池セル１０の劣化傾向を監視するために、劣化傾向監視部３３と、判定値算出部３４と、劣化要因判定部３５とを備えている。蓄電池状態監視装置３はさらに、図示していないが、各部の制御を行う制御部と、監視結果を表示する表示部とを備えている。

受信部３１は、データを受信するための通信インターフェースを備え、ルーターやモデム等を介してネットワークＮに接続される。制御部は、制御プログラムを格納するＲＯＭ、ＣＰＵ、及びドライバを備え、制御プログラムに従い、インターフェースを介して各部に各タイミングで動作信号を出力している。あるいは、各部の機能は、全てコンピューターの処理によって実現するようにしても良い。

データベース３２は、蓄電池制御装置２の集計データ作成部２４で作成された、内部抵抗の平均値と充放電電流量、及び、温度別及びＳＯＣ別の滞在時間が、所定期間ごとに蓄積されている。また、劣化傾向の判断に必要な閾値等の情報も予め格納されている。

このデータベース３２に蓄積されたデータを用いて、劣化傾向監視部３３、判定値算出部３４及び劣化要因判定部３５は、組電池１１の劣化傾向の変化を判定し、さらにはその変化の要因を判定する。各部における処理について、図１０のフローチャートを使用しながら説明する。

劣化傾向監視部３３は、データベース３２に格納された所定期間ごとの内部抵抗のデータを監視することによって、劣化傾向に変化が有るか否かを判定する。一例として、一つの期間Ｐを監視対象とした場合を説明する。

劣化傾向監視部３３は、期間Ｐにおける内部抵抗の平均値と、期間Ｐの前の期間Ｐ−１の内部抵抗値の平均値との差分ΔＲを算出する（ステップＳ０１）。この内部抵抗値の差分ΔＲは、期間Ｐにおいて、期間Ｐ−１からどれくらい劣化が進行したかを示す劣化量と捉えることができる。

さらに、劣化傾向監視部３３は、劣化傾向が変化したか否かを判定する処理として、この劣化量ΔＲをデータベース３２に格納されている閾値Ｒ１と比較する（ステップＳ０２）。劣化傾向の変化とは、経年劣化等の要因によりおおよそ同じ割合で進行する劣化とは異なり、他の要因を疑うレベルの大きな変化をいう。閾値Ｒ１は、その注視すべき大きな変化を発見するという観点から定められるもので、過去の劣化傾向や、予め取得した蓄電池セル１０の特性から、適切な値を設定する。

組電池１１の劣化量率ΔＲが閾値未満の場合（ステップＳ０２：Ｎｏ）、組電池１１の劣化傾向に変化はないと判定し、劣化傾向監視部３３は期間Ｐについての監視処理を終了する。

一方、組電池１１の劣化量ΔＲが閾値以上の場合（ステップＳ０２：Ｙｅｓ）、劣化傾向監視部３３は期間Ｐにおいて劣化傾向が変化したと判定し、判定値算出部３４にその判定結果を送信する。

判定値算出部３４は、劣化傾向の変化の要因を判定するために必要な判定値を算出する。本実施形態では、劣化傾向の変化の要因が稼働状態の変化によるものかを判定し、そうでなければ、蓄電池セル１０自体の状態変化が要因である、という判定を行う。

稼働状態とは、上述したように電池温度、ＳＯＣ、充放電電流、電池電圧、充放電レート、ＤＯＤ（Depth of Discharge：放電深度）等が含まれるが、この実施形態では、電池温度とＳＯＣを稼働状態としている。蓄電池セル１０自体の状態変化としては、各蓄電池セル１０の寿命による劣化や、初期不良の発生が考えられる。

判定値算出部３４は、データベース３２から期間Ｐにおける温度別及びＳＯＣ別の滞在時間のデータを取得し、期間Ｐにおける電池温度とＳＯＣのそれぞれの分布を求める（ステップＳ０３）。さらに、それぞれの分布について、平均値及び分散を算出する（ステップＳ０４）。また、期間Ｐの前の期間Ｐ−１において、同様に算出した平均値及び分散との差分を求める（ステップＳ０５）。前の期間Ｐ−１の平均値及び分散については、前の期間Ｐ−１が監視対象となっていた時に算出され、データベース３２に格納されたものを参照する。

期間Ｐにおいて計測された電池温度をＴ＝ｔ_１，ｔ_２，…ｔ_ｎとした場合、その平均値μ_Ｔ及び分散σ^２ _Ｔは、それぞれ以下の式（１１）及び（１２）により算出することができる。

また、期間Ｐにおいて算出されたＳＯＣをＳ＝ｓ_１，ｓ_２，…ｓ_ｎとした場合、その平均値μ_Ｓ及び分散σ^２ _Ｓは、それぞれ以下の式（１３）及び（１４）により算出することができる。

図１１〜図１３に、図４〜図６に示した温度別及びＳＯＣ別の滞在時間からそれぞれ求められる分布を示している。また、それぞれの分布について、平均値も図示している。

図１１〜図１３の例では、分布が正規分布に従うと仮定し、平均値は分布の中央に位置する。この場合は、平均値は劣化傾向の変化の判定値としても適当であると言える。分布が正規分布に従わない場合は、平均値は分布の中央からずれてしまい、判定値としては適切でない場合もある。ここで、分布の分散も判定値として用いることにより、温度とＳＯＣの滞在時間のばらつき度合いを比較することができる。

判定値算出部３４は上述の方法で、期間Ｐにおける温度の平均値μ_Ｔ及び分散σ^２ _Ｔ、並びにＳＯＣの平均値μ_Ｓ及び分散σ^２ _Ｓを算出し、さらに各平均値及び分散について、前の期間Ｐ−１との差分Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓを求める。この差分は、期間Ｐ−１から期間Ｐの稼働状態の変化量を意味する。

判定値算出部３４は、これらの稼働状態の変化量Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓを、判定値として劣化要因判定部３５へ送信する。

劣化要因判定部３５は、判定値算出部３４から送信された稼働状態の変化量Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓを、個々に定められた閾値Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５と比較する（ステップＳ０６）。この比較処理は、劣化傾向の変化の要因が、稼働状態の変化によるものかを判定する処理である。稼働状態の変化によるものではない場合には、蓄電池セル１０自体の状態変化によるものと判定される。そのため、閾値Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、稼働状態の変化量が劣化傾向に変化を及ぼす程度の大きさか否かを判定する基準となる値であり、閾値Ｒ１と同様に、過去の稼働状態の変化量の統計等から適宜設定される。

各変化量Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓのいずれか一つでも各閾値Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５以上となった場合（ステップＳ０６：Ｙｅｓ）、劣化要因判定部３５は、劣化傾向の変化の要因が稼働状態の変化によるものであるという判定結果を表示部に表示させる（ステップＳ０７）。判定結果の表示内容は、劣化傾向の変化の要因が稼働状態の変化であるという情報と、具体的に変化量Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓのうちのどれが閾値Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５以上になったのかという情報を含む。

一方、各変化量Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓの全てが各閾値Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５未満となった場合（ステップＳ０６：Ｎｏ）、劣化要因判定部３５は、劣化傾向の変化が稼働状態の変化によるものではなく、寿命や初期不良等の蓄電池セル自体の状態変化によるものであるという判定結果を表示部に表示させる（ステップＳ０８）。判定結果の表示内容は、劣化傾向の変化の要因が蓄電池セル自体の状態変化によるものであるという情報と、蓄電池セル１０の交換や点検を促すアラーム情報を含む。

判定結果はデータベース３２に格納される。データベース３２には所定期間ごとの判定結果が蓄積され、年単位のさらに長期的な視点の劣化傾向の把握に活用される。

［作用効果］
（１）蓄電池状態監視装置３は、複数の蓄電池セル１０の内部抵抗値及び稼働状態のデータを所定期間ごとに蓄積するデータベース３２と、複数の蓄電池セル１０の内部抵抗のデータに基づいて、複数の蓄電池セル１０の劣化の進行を示す劣化量ΔＲを所定期間ごとに算出し、一つの期間Ｐにおける劣化量ΔＲが所定値以上である場合に、前記複数の蓄電池セルの劣化傾向が変化したと判定する劣化傾向監視部３３を備える。蓄電池状態監視装置３は、また、劣化傾向監視部３３において複数の蓄電池セル１０の劣化傾向が変化したと判定された場合に、期間Ｐにおける稼働状態のデータに基づいて劣化傾向変化の要因を判定するための判定値Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓを算出する判定値算出部３４と、判定値Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓを所定の閾値Ｒ２、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５と比較して複数の蓄電池セル１０の劣化傾向変化の要因を判定する劣化要因判定部３５とを備える。

また、上記の蓄電池状態監視装置３を備える蓄電池装置は、さらに蓄電池制御装置２を備えている。蓄電池制御装置２は、複数の蓄電池セル１０から計測した充放電電流、電圧及び温度を含むデータに基づいて、所定期間ごとに複数の蓄電池セル１０の内部抵抗のデータ及び稼働状態のデータを作成する集計データ作成部を備えている。

蓄電池状態監視装置３は、蓄電池セル１０の内部抵抗値を監視することで劣化傾向の変化を判定することができるが、変化があった場合に併せて稼働状態のデータをみることで、その変化がどのような要因で起こったのかを判定することができる。劣化傾向変化の要因を正しく把握し、その要因に基づいた処置を取ることで、蓄電池装置の安定運用に寄与することができる。これによって、蓄電池装置が役割として期待されている電力の変動抑制にも貢献することができる。また、劣化傾向変化の要因が、例えば、個々の蓄電池セル１０の異常劣化であると判明した場合には、その蓄電池セル１０を含む蓄電池モジュールを早期交換することによって蓄電池装置全体の性能回復も測ることができるため、蓄電池装置の信頼性を向上することができる。さらに、劣化傾向の変化の判定を、所定期間ごと、例えば１ヶ月ごと、季節ごと、半年ごとといった中・長期的な期間で行うことによって、直接的な要因だけでなく例えば気温や湿度の変化といった間接的な要因についても推測しやすくなり、蓄電池装置の環境整備に役立てることができる。

（２）データベースは、内部抵抗のデータとして、所定期間における複数の蓄電池セル１０の内部抵抗の平均値を記憶している。劣化傾向監視部３３は、複数の蓄電池セル１０の期間Ｐにおける内部抵抗の平均値と期間Ｐの前の期間Ｐ−１の内部抵抗の平均値との差分ΔＲを劣化量として算出し、劣化量ΔＲが所定の閾値Ｒ１以上である場合に、蓄電池セル１０の劣化傾向が変化したと判定する。

蓄電池状態監視装置３は、中・長期的な観点からの監視だけでなく、蓄電池セル１０の急な不良や稼働状態の急な変化に対応するために、蓄電池セルの内部抵抗値やその他の測定値を収集して常に監視を行っているものもある。本実施形態では、その収集されて蓄積されたデータを、中・長期的な監視にも利用することができる。すなわち、蓄積されている期間ごとの内部抵抗値を比較することで、劣化傾向の変化を容易に把握することができ、利便性が高い。

（３）稼働状態のデータとしては、所定期間における複数の蓄電池セル１０の、温度別及びＳＯＣ別の滞在時間のデータを含むものである。判定値算出部３４は、この温度別及びＳＯＣ別の滞在時間について、期間Ｐにおける分布の平均値及び分散と、期間Ｐの前の期間Ｐ−１における分布の平均値及び分散との差分Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓを、判定値として算出する。劣化要因判定部３５は、判定値Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓのいずれかが所定の閾値Ｒ２，Ｒ３，Ｒ３，Ｒ４以上であるときに、劣化の要因が稼働状態の変化であると判定する。一方、判定値Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓのすべてが所定の閾値Ｒ２，Ｒ３，Ｒ３，Ｒ４未満であるときに、劣化の要因が蓄電池セル１０の状態変化であると判定する。

上述したように、蓄電池状態監視装置３は、蓄電池セル１０の測定値を常に収集して監視している。稼働状態を示す電池温度とＳＯＣのデータも、それらの測定値から容易に得られる。劣化傾向に大きな変化があった場合は、これらのデータを参照することで、劣化傾向の変化がそれら稼働状態の変化に起因するものであるか、それとも蓄電池セル１０自体の状態変化に起因するものであるかを、正確に判断することができる。そして、要因の判断によって、劣化傾向の変化を抑える具体的な対策方法を判断することができ、結果的に蓄電池装置の運転効率の向上や安定運用に繋げることができる。

例えば、稼働状態の変化として、電池温度の上昇が要因であるとわかれば、蓄電池装置が設置された室内の温度や湿度の影響も考えられる。そこで、これらの設定を見直して蓄電池装置の改善を図ることができる。また、例えば、ＳＯＣの変化が要因であれば、蓄電池セル１０の待機条件を見直したり、充放電の範囲（ＤＯＤ）を絞る等の改善を図ることができる。あるいは、例えば、蓄電池セル１０自体の状態変化が要因であるならば、一部の蓄電池セル１０の寿命による特性変化や初期不良の発生による特性変化が考えられるので、その蓄電池セル１０を含む電池モジュールを早期に交換することで、蓄電池装置全体の性能を回復させることができる。

また、電池温度やＳＯＣは、個々の測定値ではバラつきがあるが、期間Ｐにおける平均値及び分散を算出し、前回期間Ｐ−１の平均値及び分散との差分Δμ_Ｔ、Δσ^２ _Ｔ、Δμ_Ｓ及びΔσ^２ _Ｓを算出することで、期間Ｐにおける全体的な傾向を示す判定値とすることができる。また、平均値と分散のいずれかでは、分布の偏りによっては正確に判断できないことが有るが、双方を判定値として使用することで、どれか一つでも閾値以上となれば、稼働状態の変化が要因であると判断することができるため、より正確な判定ができる。

（その他の実施形態）
（１）上述の実施形態では、蓄電池状態監視装置３は、劣化傾向の変化の要因の判定までを行っていたが、データベース３２に他のデータを格納することで、要因に対して更なる判定を行えるようにしても良い。例えば、上述したように、電池温度は室内の温度や湿度に影響を受けると考えられる。そこで、蓄電池装置が設置された室内に温度計及び湿度計を設置する。蓄電池制御装置２の測定値収集部２１において、温度計及び湿度計の測定値を収集し、集計データ作成部２４において所定期間ごとの温度及び湿度の集計データを作成して、蓄電池状態監視装置３に送信する。送信されたデータはデータベース３２に格納される。

劣化要因判定部３５において、稼働状態のデータのうち、電池温度の変化量ΔμＴ、Δσ２Ｔのいずれかが、閾値Ｒ２，Ｒ３以上であると判定された場合には、さらに期間Ｐのおける温度及び湿度の集計データを所定の閾値と比較し、温度及び湿度が影響を与えたか否かを判定することができる。これによって、蓄電池装置の運転効率向上や、安定運用のためにより具体的な改善策を取ることが可能となる。

（２）上述の実施形態では、劣化傾向の要因を判定する判定値として、平均値及び分散の両方を使っていたが、どちらか一方でもある程度の判定は可能であるため、処理の簡略化のために、どちらか一方だけを使用しても良い。

（３）蓄電池状態監視装置３は、複数の蓄電池制御装置２と接続されていても良い。例えば、同じ建物内に設置された複数の蓄電池装置からデータを収集して劣化傾向を監視することで、同じ建物内での全体的な劣化傾向を把握することができる。あるいは同じ建物でも、設置場所の相違による劣化傾向の違いも比較することができる。これによって、建物全体において蓄電池装置の運転効率の向上を図れる。全体的な劣化傾向を監視することもできる。

（４）蓄電池制御装置２と蓄電池状態監視装置３とを接続するネットワークＮは、情報のやりとりが可能な伝送路（伝送回線）を広く含む。伝送路としては、有線若しくは無線のあらゆる伝送媒体を適用可能であり、どのようなＬＡＮやＷＡＮを経由するか若しくは経由しないかは問わない。通信プロトコルについても、現在又は将来において利用可能なあらゆるものを適用可能である。ネットワークＮを介した情報の送受信を行うための装置についても、現在又は将来において利用可能なあらゆる装置を適用可能である。

（５）上述の実施形態では、蓄電池制御装置２と蓄電池状態監視装置３とを別々に設け、ネットワークＮを介して接続する例を説明したが、これらの装置を一体的に設けても良い。すなわち、同一のコンピューター内にこれら装置の各機能を実現させ、制御部やデータベース３２を共通にし、送信部２６及び受信部３１を省略することができる。

（６）実施形態に用いられる情報の具体的な内容、値は自由であり、特定の内容、数値には限定されない。実施形態において、値に対する大小判断、一致不一致の判断等において、以上、以下として値を含めるように判断するか、より大きい、より小さいとして値を含めないように判断するかも自由である。

（７）本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。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。

１ 蓄電池ユニット
２ 蓄電池制御装置
３ 蓄電池状態監視装置
１０ 蓄電池セル
１１ 組電池
１２ 電圧測定部
１３ 電流測定部
１４ 電池温度測定部
２１ 測定値収集部
２２ ＳＯＣ算出部
２３ 内部抵抗値算出部
２４ 集計データ作成部
２５ 記憶部
２６ 送信部
３１ 受信部
３２ データベース
３３ 劣化傾向監視部
３４ 判定値算出部
３５ 劣化要因判定部
Ｎ ネットワーク

Claims (7)

1. 複数の蓄電池セルの内部抵抗のデータ及び稼働状態のデータを所定期間ごとに蓄積するデータベースと、
   前記複数の蓄電池セルの内部抵抗のデータに基づいて当該複数の蓄電池セルの劣化の進行を示す劣化量を所定期間ごとに算出し、一つの期間における前記劣化量が所定値以上である場合に、前記複数の蓄電池セルの劣化傾向が変化したと判定する劣化傾向監視部と、
   前記劣化傾向監視部において前記複数の蓄電池セルの劣化傾向が変化したと判定された場合に、前記一つの期間における稼働状態のデータに基づき劣化傾向変化の要因を判定するための判定値を算出する判定値算出部と、
   前記判定値を所定の閾値と比較して前記複数の蓄電池セルの劣化傾向変化の要因を判定する劣化要因判定部と、
   を備えることを特徴とする蓄電池状態監視装置。
2. 前記データベースは、前記内部抵抗のデータとして、所定期間における前記複数の蓄電池セルの内部抵抗の平均値を記憶し、
   当該劣化傾向監視部は、前記一つの期間における内部抵抗の平均値と当該期間の前の期間における内部抵抗の平均値との差分を前記劣化量として算出し、当該劣化量が前記所定値以上である場合に、蓄電池セルの劣化傾向が変化したと判定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池状態監視装置。
3. 前記稼働状態のデータは、所定期間における前記複数の蓄電池セルの、温度別及びＳＯＣ別の滞在時間のデータを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の蓄電池状態監視装置。
4. 前記判定値算出部は、前記温度別及びＳＯＣ別の滞在時間について、前記一つの期間における分布の平均値又は分散と、前記一つの期間の前の期間における分布の平均値又は分散との差分を、判定値として算出し、
   前記劣化要因判定部は、前記判定値が所定の閾値以上である場合に、前記劣化の要因が稼働状態の変化であると判定し、前記判定値が所定の閾値未満である場合に、前記劣化の要因が蓄電池セルの状態変化であると判定することを特徴とする請求項３記載の蓄電池状態監視装置。
5. 前記判定値算出部は、前記温度別及びＳＯＣ別の滞在時間について、前記一つの期間における分布の平均値及び分散と、前記一つの期間の前の期間における分布の平均値及び分散との差分を、判定値として算出し、
   前記劣化要因判定部は、前記判定値のいずれかが所定の閾値以上であるときに、前記劣化の要因が稼働状態の変化であると判定し、前記判定値のすべてが所定の閾値未満であるときに、前記劣化の要因が蓄電池セルの状態変化であると判定することを特徴とする請求項３記載の蓄電池状態監視装置。
6. 前記蓄電池セルの状態変化は、前記蓄電池セルの寿命による劣化又は初期不良の発生であることを特徴とする請求項４又は５記載の蓄電池状態監視装置。
7. 複数の蓄電池セルから計測した充放電電流、電圧及び温度を含むデータに基づいて、所定期間ごとに前記複数の蓄電池セルの内部抵抗のデータ及び稼働状態のデータを作成するデータ作成部と、
   前記複数の蓄電池セルの内部抵抗のデータに基づいて当該複数の蓄電池セルの劣化の進行を示す劣化量を所定期間ごとに算出し、一つの期間における前記劣化量の増加が所定値以上である場合に、前記複数の蓄電池セルの劣化傾向が変化したと判定する劣化傾向監視部と、
   前記劣化傾向監視部において前記複数の蓄電池セルの劣化傾向が変化したと判定された場合に、前記一つの期間における稼働状態のデータに基づき劣化傾向変化の要因を判定するための判定値を算出する判定値算出部と、
   前記判定値を所定の閾値と比較して前記複数の蓄電池セルの劣化傾向変化の要因を判定する劣化要因判定部と、
   を備えることを特徴とする蓄電池装置。