JP2021009025A - 情報処理端末、蓄電設備の温度分布の表示方法 - Google Patents

情報処理端末、蓄電設備の温度分布の表示方法 Download PDF

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Abstract

【課題】運用開始後の蓄電ユニットの温度分布を分かり易く表示する。【解決手段】蓄電設備10のアフターサービスに使用される情報処理端末100は、表示部107と、制御部101と、を有し、前記蓄電設備10は、複数の蓄電モジュールMからなる蓄電ユニットUを有し、前記制御部101は、各前記蓄電モジュールMに備えられた温度センサ37により計測された、運用開始後の各前記蓄電モジュールMの温度を前記蓄電設備から取得し、前記蓄電ユニットUにおける複数の前記蓄電モジュールMの配列を模擬した複数のブロックBに対する表示色の色分布により、前記蓄電ユニットUの温度分布を、前記表示部107に表示する。【選択図】図7

Description

本発明は、蓄電設備に関する。
大型の移動体の電源や自然エネルギーの蓄電用として蓄電設備が使用されている。蓄電設備の寿命は温度が大きく影響することが知られている。下記特許文献1には、電池の劣化率、満充電容量、SOCなどの電池情報を表示する技術が開示されている。
WO2011/118112号公報
温度は、蓄電設備の寿命を決める一因である。顧客への提案のため、蓄電設備の構成を検討する場合、蓄電設備の容量、電圧、電流範囲に加えて、温度も重要な検討材料となる。蓄電設備の温度は、使用環境により異なる。使用環境は、顧客の管轄である場合が多く、提示される温度の条件は、蓄電設備の設置場所の設定温度や平均温度である場合がある。蓄電設備の設置場所の温度は、エアコンやヒータなどを用いて制御されるが、空気の流れ方により場所によって温度差が発生することがある。蓄電設備の温度は、事前にシミュレーションを行うことも出来るが、実際の温度は、シミュレーション結果と一致しない場合がある。蓄電設備の大型化に伴い、設備内に多くの蓄電モジュールが配置される場合には、蓄電モジュール間に温度差が生じることがある。
蓄電設備の寿命は、温度の影響が大きいため、温度管理が適切に行われていないと、目標よりも寿命が短くなることがある。また、一部の蓄電モジュールが過度に冷却又は加熱されることがあり、蓄電設備のエネルギー効率に無駄が生じることがある。
本発明は、運用開始後の蓄電ユニットの温度分布を分かり易く表示することで、蓄電設備の温度管理の改善を促すなど蓄電設備を保有する顧客へのアフターサービスを充実させることを目的とする。
蓄電設備のアフターサービスに使用される情報処理端末は、表示部と、制御部と、を有し、前記蓄電設備は、複数の蓄電モジュールからなる蓄電ユニットを有し、前記制御部は、各前記蓄電モジュールに備えられた温度センサにより計測された、運用開始後の各前記蓄電モジュールの温度を前記蓄電設備から取得し、前記蓄電ユニットにおける複数の前記蓄電モジュールの配列を模擬した複数のブロックに対する表示色の色分布により、前記蓄電ユニットの温度分布を、前記表示部に表示する。
本技術は、蓄電設備の温度分布の表示方法に適用することが出来る。
運用開始後の蓄電ユニットの温度分布を分かり易く表示することで、蓄電設備の温度管理の改善を促すなど、蓄電設備を保有する顧客へのアフターサービスを充実させることが出来る。
蓄電設備のブロック図 蓄電モジュールの構成図 蓄電素子の平面図 図3のA−A線断面図 蓄電モジュールの斜視図 蓄電設備の斜視図 システムの概念図 表示処理のフローチャート ブロックの配列を示す図 温度分布を示す図 温度分布の切り換えを示す図 ブロックを3次元形状とした図
本発明者は、商品の販売のみ行う単なるモノ売りから脱却し、アフターサービスまで視野に入れて、顧客満足度を高めるべく、鋭意検討して本技術を着想した。
蓄電設備のアフターサービスに使用される情報処理端末は、表示部と、制御部と、を有し、前記蓄電設備は、複数の蓄電モジュールからなる蓄電ユニットを有し、前記制御部は、各前記蓄電モジュールに備えられた温度センサにより計測された、運用開始後の各前記蓄電モジュールの温度を前記蓄電設備から取得し、前記蓄電ユニットにおける複数の前記蓄電モジュールの配列を模擬した複数のブロックに対する表示色の色分布により、前記蓄電ユニットの温度分布を、前記表示部に表示する。
この構成では、蓄電ユニットのうち、どの蓄電モジュールの温度が高く、どの蓄電モジュールの温度が低いかなど、蓄電ユニットの温度分布を視覚的に分かり易い形で、表示することが出来る。本技術を用いることで、運用開始後の蓄電ユニットの温度分布を、蓄電設備を保有/使用する顧客に提示して、蓄電設備の温度管理の改善を促すなど、顧客へのアフターサービスを充実させることが出来る。
前記制御部は、前記蓄電ユニットついて、複数の対象日時の温度分布を、前記表示部に表示してもよい。この構成では、対象日時による温度分布の傾向を顧客に提示することが出来る。
前記蓄電モジュールは、隣接配置された複数の蓄電素子を含んでもよい。このような蓄電モジュールは、熱が籠り易いため、事前のシミュレーションで、温度を把握することが難しい傾向がある。温度センサによる計測値を用いて温度分布を求めることで、事前のシミュレーションでの温度把握が困難な蓄電ユニットについて、信頼性が高く正確な温度分布が得られる。
前記蓄電モジュールは、前記温度センサを、間隔を空けて複数個備えてもよい。複数の温度センサを備えることで、ノイズや計測異常に起因する不正確な温度分布を表示するリスクを低減することが出来る。
<実施形態1>
1.蓄電設備の説明
図1は、蓄電設備10のブロック図である。蓄電設備10は、統合監視部20と、複数の蓄電ユニットUと、を備えている。複数の蓄電ユニットUは、共通の通電路Loに並列に接続されている。この実施形態では、蓄電ユニットUの並列接続数を「5」としている。U1は1番目の蓄電ユニット、U2は2番目の蓄電ユニット、U5は5番目の蓄電ユニットである。
複数の蓄電ユニットUは、同一構造である。蓄電ユニットUは、直列に接続された複数の蓄電モジュールMと、複数のモジュールセンサ33と、電流センサ41と、電流遮断装置45と、個別監視部50とを備えている。
蓄電モジュールMは、蓄電素子60の集合体である。この実施形態では、図2に示すように、蓄電モジュールMは、直列に接続された複数の蓄電素子60から構成されている。蓄電素子60は、リチウムイオン二次電池セルでもよい。
図3及び図4に示すように、本実施形態における蓄電素子60は、直方体形状のケース82内に電極体83を非水電解質と共に収容した、プリズマティックセルである。ケース82は、ケース本体84と、その上方の開口部を閉鎖する蓋85とを有している。代替的に、蓄電素子は、パウチセルであってもよいし、円筒型セルであってもよい。
本実施形態における電極体83は、詳細は図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルム(セパレータ)を配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体84に収容可能となるように扁平状に巻回されている。巻回型の電極体に代えて、積層型の電極体が用いられてもよい。
正極要素には正極集電体86を介して正極端子87が、負極要素には負極集電体88を介して負極端子89がそれぞれ接続されている。正極集電体86及び負極集電体88は、平板状の台座部90と、この台座部90から延びる脚部91とからなる。台座部90には貫通孔が形成されている。脚部91は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子87及び負極端子89は、端子本体部92と、その下面中心部分から下方に突出する軸部93とからなる。そのうち、正極端子87の端子本体部92と軸部93とは、アルミニウム(単一材料)によって一体成形されている。負極端子89においては、端子本体部92がアルミニウム製で、軸部93が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子87及び負極端子89の端子本体部92は、蓋85の両端部に絶縁材料からなるガスケット94を介して配置され、このガスケット94から外方へ露出されている。
蓋85は、圧力開放弁95を有している。圧力開放弁95は、図3に示すように、正極端子87と負極端子89の間に位置している。圧力開放弁95は、ケース82の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース82の内圧を下げる。
図5に示すように、蓄電モジュールMは、ケース31を有していてもよい。複数の蓄電素子60は、隣接した状態でケース31に収容してもよい。
モジュールセンサ33は、蓄電モジュールMごとに設けられている。モジュールセンサ35は、電圧センサ35と、温度センサ37を含む。電圧センサ35は、蓄電モジュールMを構成する各蓄電素子60の電圧Vcをそれぞれ検出する。
温度センサ37は、蓄電モジュールMの温度を検出する。温度センサ37は、複数でもよい。この実施形態では、2つの温度センサ37Aと温度センサ37Bを設けている。2つの温度センサ37Aと温度センサ37Bは、図5に示すように、A方向に離れて配置されている。A方向は、ケース31の幅方向(蓄電素子60の並び方向)である。
図1に示すように、モジュールセンサ33は、信号線によって個別監視部50と接続されており、各蓄電素子60の電圧Vcのデータや、蓄電モジュールMの温度のデータは、個別監視部50に対して出力される。
電流センサ41は、蓄電モジュールMの通電路Lmに位置し、蓄電モジュールMの電流を検出する。電流センサ41は信号線を通じて個別監視部50に接続されており、電流センサ41にて検出した電流Iのデータは、個別監視部50に対して出力される。
電流遮断装置45は、正常時はクローズ(normally close)に制御される。電流遮断装置45は、異常時にオープンに制御され、電流を遮断する。
個別監視部50は、中央処理装置であるCPU(図略)と、各種情報を記憶するためのメモリ(図略)とを含む。個別監視部50は、電圧センサ35、温度センサ37、電流センサ41から取り込まれるデータに基づいて、蓄電ユニットUの状態を監視する。
<個別監視部50の監視項目>
(A)各蓄電素子60の電圧Vc
(B)蓄電モジュールMの電圧Vm
(C)蓄電モジュールMの温度T
(D)蓄電ユニットUの電流I
個別監視部50は、2つの温度センサ37A、温度センサ37Bの計測値に基づいて、蓄電モジュールMの温度Tを算出する。例えば、2つの温度センサ37A、温度センサ37Bの計測値の平均値を、蓄電モジュールMの温度Tとする。
また、一方の温度センサ37Aを計測用、他方の温度センサ37Bを補正用としてもよい。例えば、温度センサ37Aの計測値を、2つの温度センサ37A、37Bの温度差ΔTにより補正して、蓄電モジュールMの温度としてもよい。また、2つの温度センサ37A、37Bの温度差ΔTが許容値を超えている場合、エラー(計測異常)としてもよい。
統合監視部20は、信号線を介して各蓄電ユニットU1、蓄電ユニットU2、・・、蓄電ユニットU5の個別監視部50と接続されており、各個別監視部50から各蓄電ユニットUの状態に関するデータ、すなわち、上記した(A)〜(D)のデータが所定時間ごとに取り込まれるようになっている。
統合監視部20は、各蓄電ユニットUの個別監視部50から入力される(A)〜(D)のデータに基づいて、各蓄電ユニットUの状態を監視する。統合監視部20は、上記データを記憶する記憶部25を有している。記憶部25は、統合監視部20の外部にあってもよい。
蓄電設備10は、産業用途に使用してもよい。この実施形態では、蓄電設備10を、無人搬送車1の駆動部3の電源として使用する。駆動部3はモータでもよい。統合監視部20を、無人搬送車1の制御部5と接続して通信できるようにしてもよい。
2.蓄電設備の温度分布
図6は蓄電設備10の設置状態を示す斜視図である。この実施形態では、蓄電設備10を収容体11に収容して、無人搬送車1に搭載する。
この実施形態では、蓄電設備10は、5つの蓄電ユニットU1、蓄電ユニットU2、蓄電ユニットU3、蓄電ユニットU4及び蓄電ユニットU5を有している。蓄電ユニットU1〜U5は、X方向に配列されている。X方向は、収容体11の長辺方向である。
蓄電ユニットUは、蓄電モジュールMの集合体である。蓄電ユニットUは、蓄電バンクと呼ばれることもある。蓄電ユニットUは、一例として、8つの蓄電モジュールM1〜M8から構成されている。蓄電モジュールM1〜M8は、「2×4」の配列、つまり上下方向は2段で、Y方向に4つの配列である。Y方向は、収容体11の短辺方向である。
この例では、下段に1番目から4番目の蓄電モジュールM1、蓄電モジュールM2、蓄電モジュールM3及び蓄電モジュー4を配置し、上段に5番目から8番目までの蓄電モジュールM5、蓄電モジュールM6、蓄電モジュールM7及び蓄電モジュールM8を配置している。
収容体11の天井面には、空調機13が設けられている。収容体11の内部温度は、空調機13により制御することができる。収容体11の空気の流れは一様にならない場合があることや、空調機13との位置関係により、空気の当たり方は異なる。そのため、空気の当たり方に差が出来て、蓄電モジュールMの間で温度差が発生する場合がある。また、一部の蓄電モジュールMが過度に冷却又は加熱されることがある。
図7は、蓄電設備10のアフターサービスとして、運用開始後の蓄電設備10の温度分布を表示するシステムの構成図である。
システムSは、蓄電設備10と情報処理端末100とからなる。情報処理端末100は、制御部101と、メモリ103と、接続部105及び表示部107を備える。メモリ103には、蓄電設備10の監視処理を実行するための監視プログラムや図8に示す表示処理を実行するための表示プログラムが格納されている。
情報処理端末100は、携帯が可能なノートパソコンでもよい。情報処理端末100は、蓄電設備10とは遠隔に位置する遠隔監視センタ内に配置してもよい。
情報処理端末100は、接続部105を介して蓄電設備10の統合監視部20に対して通信可能に接続されている。統合監視部20は、運用開始後の(1)〜(4)の監視データを、通信回線Nを用いて、定期的に情報処理端末100に出力する。運用開始後は、蓄電設備10を、無人搬送車1に搭載して、電源として使用を開始した後である。
情報処理端末100は、統合監視部20から取得される監視データに基づいて、蓄電設備10の運用開始後の状態を遠隔監視する。つまり、蓄電設備10に過電流や電圧異常、温度異常がないか監視する。
情報処理端末100の制御部105は、統合監視部20から、(1)〜(4)の監視データを受信すると、そのデータをメモリ103にログとして記憶する。ログには、蓄電設備10の運用開始後における、各蓄電モジュールMの温度Tの履歴が含まれる。情報処理端末100は、ログとして記憶された各蓄電モジュールMの温度Tの履歴を用いて、蓄電設備10の温度分布を表示する表示処理を実行することが出来る。
図8は、表示処理のフローチャートである。表示処理はS10〜S30の3つのステップから構成されている。表示処理は、対象日時を指定して、行うことが出来る。
制御部101は、メモリ103から、各蓄電モジュールMの対象日時の温度Tのデータを読み出す(S10)。
制御部101は、読み出した各蓄電モジュールMの温度Tに基づいて、表示部107に表示する各ブロックBの表示色を選択する(S20)。ブロックBは、蓄電設備10の蓄電モジュールMと同数であり、ブロックBの配列は、蓄電設備10における蓄電モジュールMの配列を模擬した配列である。
この実施形態では、図6に示すように、蓄電設備10は、蓄電ユニットUをX方向に5列配置し、各蓄電ユニットUは、8つの蓄電モジュールMを「2×4」で配列している。
ブロックBの配列は、蓄電設備10における、蓄電ユニットU、蓄電モジュールMの配列を模擬している。つまり、図9に示すように、蓄電ユニットUにおける蓄電モジュールMの配列を模擬して「2×4」で配列された8つのブロックBを、蓄電ユニットUの配列を模擬してX方向に5列配置している。
図9に示す下段LBのブロックB1〜B4は、各蓄電ユニットU1〜U8のうち下段の蓄電モジュールM1〜M4を示している。上段HBのブロックB5〜B8は、各蓄電ユニットU1〜U5のうち、上段の蓄電モジュールM5〜M8を示している。
制御部101は、各ブロックBの表示色を、対応する蓄電モジュールMの温度に応じて、異なる表示色とする。つまり、温度の違いを、グラデーションを用いて、表示する。例えば、温度に応じて、表示色の彩度(色の濃さ)を変更してもいいし、温度に応じて表示色の色相(色の様相)を変更してもよい。また、彩度と色相の双方を変更してもよい。
制御部101は、対象日時における、蓄電設備10の温度分布を、グラデーションを用いた、各ブロックBの色分布により、表示部107に対して表示する(S30)。
図10は、A日××時における蓄電設備10の温度分布の表示例である。上段HBのブロックBは、下段LBのブロックBに比べて、表示色が薄い部分が多いことから、上段の蓄電モジュールM5〜M8は、下段の蓄電モジュールM1〜M4に比べて、温度が低いことが理解できる。
また、図10の左に位置するブロックBは、右に位置するブロックBに比べて、表示色
が薄い。これは、図6に示すように、空調機13が収容体11の左に位置しており、空調機13に近い左の蓄電モジュールMの方が、空調機13から遠い右の蓄電モジュールMに比べて、冷やされているからである。また、下段LBの中央のブロックBは、最も濃い色で表示されている。下段LBの中央に位置する蓄電モジュールMは、熱が籠り易く、他に比べて、温度が高いことが理解できる。
情報処理端末100は、蓄電設備10の温度分布を複数の対象日時について算出して、複数の対象日時の温度分布を表示部107に表示してもよい。例えば、図11に示すように、蓄電設備10の温度分布をA日とB日の2日分算出して、その結果を、表示部107に切り換えて表示してもよい。このようにすることで、対象日時による温度分布の傾向を顧客に提示することが出来る。対象日時は、日に限らず、時間でもよい。つまり、同日の異なる時間の温度分布を切り換えて表示してもよい。
情報処理端末100は、蓄電設備10のアフターサービスに使用することができる。例えば、図7に示すように、設備メーカのエンジニアが、蓄電設備10を保有する顧客J1に、蓄電設備10の使用環境について現状の説明を行う際に、図10に示す画面の色分布を提示することで、蓄電設備10の温度分布を、顧客J1に対して視覚的に分かり易く伝えることが出来る。つまり、ブロックBの配列とその表示色から、蓄電設備10のうち、どの蓄電ユニットUの、どの蓄電モジュールMの温度が高い傾向にあり、どの蓄電ユニットUの、どの蓄電モジュールMの温度が低い傾向かを伝えることが出来る。
蓄電設備10の温度分布を、信頼性の高い実測データに基づいて、分かり易い態様で表示することで、顧客J1に対して温度管理の改善を促すことが出来る。蓄電設備10の温度を適切に管理することにより、蓄電設備10に対する寿命要求を満足させることが出来、顧客J1のニーズを満足させることが出来る。また、一部の蓄電モジュールMが過度に冷却又は加熱されることを抑制し、蓄電設備10のエネルギー効率を向上させることが出来る。
3.効果説明
運用開始後の各蓄電モジュールMの温度分布を分かり易く表示することで、蓄電設備10の温度管理の改善を促すなど、蓄電設備10を保有する顧客へのアフターサービスを充実させることが出来る。
この実施形態の蓄電モジュールMは、隣接配置された複数の蓄電素子60を含んでいる。このような蓄電モジュールMは、熱が籠り易いため、事前のシミュレーションで、温度を把握することが特に難しい。温度センサ37による計測値を用いて温度分布を求めることで、事前のシミュレーションでの温度把握が困難な蓄電設備10について、信頼性が高く正確な温度分布が得られる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態1では、蓄電素子60は、二次電池であった。蓄電素子60は、二次電池に限らず、キャパシタでもよいし、他の充放電可能なセル(蓄電素子)であってもよい。
(2)上記実施形態1では、蓄電設備10を、大型の移動体(無人搬送車1)の電源用とした。蓄電設備10は、大型の移動体の電源に限らず、無停電電源システムや太陽光発電システムの蓄電装置など、種々の用途に使用することが出来る。
(3)上記実施形態1では、ブロックBを二次元としたが、図12に示すように、3次元としてもよい。
(4)実施形態1では、蓄電設備10を、並列に接続された複数の蓄電ユニットUから構成した。蓄電設備10は、単数の蓄電ユニットUから構成してもよい。
(5)実施形態1では、1つの蓄電ユニットUを8つの蓄電モジュールMから構成し、「2×4」の配列とした。1つの蓄電ユニットUに対する蓄電モジュールMの使用個数や配列は実施形態の例に限定されない。また、ブロックBの配列は、蓄電ユニットUにおける蓄電モジュールMの配列を模擬していればよい。
(6)実施形態1では、A日とB日の温度分布を、画面を切り換えて表示したが、同じ画面に両日の温度分布を同時に表示してもよい。
(7)実施形態1では、情報処理端末100は、蓄電設備10の監視データを、通信回線Nを介して、統合監視部20から取得した。監視データの取得方法は、通信回線Nに限らない。図7に示すように、蓄電設備10の配置された現地に、作業者J2が赴いて統合監視部20から監視データのログをノート型のパソコン120や記憶媒体を用いて回収し、回収した監視データのログを情報処理端末100に入力してもよい。
10 蓄電設備
20 統合監視部
60 蓄電素子
100 情報処理端末
101 制御部
107 表示部
B ブロック
M 蓄電モジュール
U 蓄電ユニット

Claims (5)

  1. 蓄電設備のアフターサービスに使用される情報処理端末であって、
    表示部と、
    制御部と、を有し、
    前記蓄電設備は、複数の蓄電モジュールからなる蓄電ユニットを有し、
    前記制御部は、各前記蓄電モジュールに備えられた温度センサにより計測された、運用開始後の各前記蓄電モジュールの温度を前記蓄電設備から取得し、
    前記蓄電ユニットにおける複数の前記蓄電モジュールの配列を模擬した複数のブロックに対する表示色の色分布により、前記蓄電ユニットの温度分布を、前記表示部に表示する、情報処理端末。
  2. 請求項1に記載の情報処理端末であって、
    前記制御部は、前記蓄電ユニットについて複数の対象日時の温度分布を前記表示部に表示する、情報処理端末。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の情報処理端末であって、
    前記蓄電モジュールは、隣接配置された複数の蓄電素子を含む、情報処理端末。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の情報処理端末であって、
    前記蓄電モジュールは、前記温度センサを、間隔を空けて複数個備える、情報処理端末。
  5. 蓄電設備の温度分布の表示方法であって、
    前記蓄電設備は、複数の蓄電モジュールからなる蓄電ユニットを有し、
    各前記蓄電モジュールに備えられた温度センサにより計測された、運用開始後の各前記蓄電モジュールの温度を前記蓄電設備から取得し、
    前記蓄電ユニットにおける複数の前記蓄電モジュールの配列を模擬した複数のブロックに対する表示色の色分布により、前記蓄電ユニットの温度分布を表示する、表示方法。
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