JP5179047B2 - 蓄電装置の異常検出装置、蓄電装置の異常検出方法及びその異常検出プログラム - Google Patents

蓄電装置の異常検出装置、蓄電装置の異常検出方法及びその異常検出プログラム Download PDF

Info

Publication number
JP5179047B2
JP5179047B2 JP2006318151A JP2006318151A JP5179047B2 JP 5179047 B2 JP5179047 B2 JP 5179047B2 JP 2006318151 A JP2006318151 A JP 2006318151A JP 2006318151 A JP2006318151 A JP 2006318151A JP 5179047 B2 JP5179047 B2 JP 5179047B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power storage
storage device
abnormality
abnormality determination
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2006318151A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008134060A (ja
Inventor
琢磨 飯田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2006318151A priority Critical patent/JP5179047B2/ja
Priority to US12/515,860 priority patent/US20100057385A1/en
Priority to CN2007800433218A priority patent/CN101542306B/zh
Priority to PCT/JP2007/072270 priority patent/WO2008065910A1/ja
Priority to EP07832000A priority patent/EP2088445A4/en
Publication of JP2008134060A publication Critical patent/JP2008134060A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5179047B2 publication Critical patent/JP5179047B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014Circuits for equalisation of charge between batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005Detection of state of health [SOH]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Description

本発明は、電源システムに搭載された蓄電装置の異常検出をすることができる蓄電装置の異常検出装置、蓄電装置の異常検出方法及びその異常検出プログラムに関する。特に、本発明は、蓄電装置に異常発生の兆候が現れた時点から異常検出を開始することで、異常検出の精度を向上させる蓄電装置の異常検出装置、蓄電装置の異常検出方法及びその異常検出プログラムに関する。
近年、蓄電装置は、例えば太陽電池などの発電装置と組み合わされ、電源システムとして利用されることがある。発電装置は、太陽光、風力、水力といった自然エネルギーを用いて電力を発電する。このような蓄電装置を組み合わせた電源システムは、余剰な電力を蓄電装置に蓄積し、負荷装置が必要な時に蓄電装置から電力を供給することによって、エネルギー効率の向上を図っている。
かかる電源システムの一例としては、太陽光発電システムが挙げられる。太陽光発電システムでは、太陽光による発電量が負荷装置の消費電力量よりも多い場合には、余剰電力で蓄電装置に充電が行われる。逆に、発電量が負荷装置の消費電力量よりも少ない場合には、不足の電力を補うために蓄電装置から放電された電力が負荷装置に供給される。
このように、太陽光発電システムにおいては、従来利用されていなかった余剰電力を蓄電装置に蓄積できるため、従来の電源システムに比べてエネルギー効率を高めることができる。
また、太陽光発電システムにおいては、余剰電力を効率良く蓄電装置に充電するため、蓄電装置の充電状態(State Of Charge)を示す残存容量(以下「SOC」と呼ぶ)が100%にまで増大しないように、また、必要な時に負荷装置に電力を供給するため、SOCが0(ゼロ)にまで低下しないように、充放電制御が行われている。具体的には、通常、蓄電装置においては、SOCが20%〜80%の範囲で推移するように制御が行われている。
このような原理は、エンジンとモータを用いたハイブリット自動車(Hybrid Electric Vehicle、以下「HEV」と呼ぶ)でも利用されている。HEVは、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰の電力で発電機を駆動して蓄電装置を充電する。また、HEVは、車両の制動や減速時には、モータを発電機として利用することで蓄電装置を充電する。
最近、夜間電力の有効活用をした負荷平準化電源やプラグインハイブリット車が注目されている。負荷平準化電源は電力消費が少ないシステムである。電力料金が安い夜間に蓄電装置に電力を貯蔵し、電力消費がピークとなる日中に貯蔵した電力を活用する。電力の消費量を平滑化することにより、電力の発電量を一定にし、電力設備の効率的運用や設備投資の削減に貢献することを目的としている。
一方、プラグインハイブリット車は夜間電力を活用するものである。燃費が悪い市街地走行時には蓄電装置から電力を供給するEV走行を主体とし、長距離走行時にはエンジンとモータを活用したHEV走行を行う。プラグインハイブリット車はトータルのCO2の排出量の削減を目的としている。
ところで、上記の電源システム等に搭載される蓄電装置は、複数の蓄電素子(単電池、単位電池等)を直列に接続することによって構成されている。このような蓄電装置では、個々の蓄電素子に容量バラツキが生じてしまう場合がある。この場合、蓄電装置に大電流で深い放電が行われると、容量の小さい蓄電素子が他の素子と比べてより過放電されてしまう。その結果、過放電された素子は劣化し、蓄電装置全体の寿命も低下することになる。
このような蓄電装置の寿命劣化を抑制するため、通常、容量バラツキが発生すると均等化手段を用いて容量バラツキを解消するように制御される。しかしながら、蓄電装置が劣化してくると、容量が減少し、内部抵抗も上昇してしまう。そのため、均等化を行って容量を揃えても、大電流を流した場合には内部抵抗の上昇により電圧降下が大きくなり、容易に下限電圧に達してしまう。その結果、蓄電装置の劣化が促進され、電池の安全性を低下させてしまう。
このため、蓄電装置の劣化を早期に、且つ、正確に検出することが重要となってくるが、その検出方法として以下のようなものが提案されている。
例えば、特許文献1では、電池の劣化を検出する手段として、均等化放電処理後に所定量の放電を行い、終了後の電圧に基づいて電池の劣化を判定する方法が開示されている。
また、特許文献2には、電池の累積電流使用量をカウントして、そのカウント値が所定値以上になった場合に寿命と判定する方法が開示されている。
特開2003−282156号公報 特開平7−160972号公報
しかしながら、上記の判定方法では以下のような不具合を有していた。
特許文献1に開示された方法では、均等化放電処理後にさらに所定量の放電をするため、蓄電装置の充電状態をより低下させてしまう。そのため、負荷装置に供給できるエネルギー量(使用時間)が低下し、機器の利便性を低下させてしまうという問題があった。
特許文献2に開示された方法では、電池の累積電流使用量を電池の初期状態からカウントしており、平均的な蓄電素子の異常状態を推測することは可能である。しかしながら、蓄電素子が異常状態になるまでの期間はその使用環境、使用状況により大きく左右されてしまうのが一般的である。そのため、複数の蓄電素子からなる蓄電装置では、その蓄電素子間の劣化バラツキが電池の初期状態からのカウント値に影響を与えることになる。したがって、蓄電装置全体の異常状態を精度良く推定することは困難である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明は、蓄電装置の異常を早期に、且つ、正確に検出することにより、蓄電装置の安全性を確保することができる蓄電装置の異常検出装置、蓄電装置の異常検出方法及びその異常検出プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第1の特徴は、少なくとも1つの蓄電素子を含む蓄電部を複数個接続して構成された蓄電装置の異常を検出する装置であって、前記複数の蓄電部の各々の容量又は電圧のばらつきを均等化する処理を複数回実行する均等化処理部と、前記均等化処理部が1つの均等化処理を終了すると、当該1つの均等化処理よりも先に実行された他の1つの均等化処理との時間間隔を算出する均等化処理間隔算出部と、前記均等化処理間隔算出部が算出した時間間隔が、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判断すべきとして設定された時間より短くなった場合に、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判定する異常発生警告判定部と、前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した場合に、当該判定以降に測定される前記蓄電装置の充放電容量、充電容量、放電容量及び温度のうちの少なくとも1つを用いて異常判定値を算出する異常判定値算出部と、前記異常判定値算出部が算出した異常判定値が、前記蓄電装置が異常状態であると判断すべきとして設定された条件を満たすか否かを判定し、当該設定された条件を満たす場合に、前記蓄電装置が異常状態であると判定する異常判定処理部とを備える蓄電装置の異常検出装置であることである。ここで、「蓄電部」は、例えば図1に示すように、少なくとも1つの蓄電素子から構成された蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNのことをいうものとする。もちろん、その数や接続関係は図1の構成に限定されるものではなく、少なくとも1つの蓄電素子を含むものであれば良い。
本発明の第1の特徴によれば、均等化処理部が実行する均等化処理が終了する度に、先の均等化処理との時間間隔を算出し、その時間間隔があらかじめ設定した時間よりも短くなった場合に、まず、蓄電装置が異常状態に近い状態にあると判定する。そして、蓄電装置が異常状態に近い状態にあると判定された場合にのみ、蓄電装置が完全に異常状態であるか否かを、蓄電装置の充放電容量等を測定し、詳細に判定する。したがって、均等化処理が実行される時間間隔の算出によって、常時簡単に蓄電装置の異常状態をモニターすることで、蓄電装置の異常発生の兆候を早期に見つけることが可能となる。さらに、異常状態に近いと判定した場合には、詳細な異常判定をさらに行なうことで、蓄電装置の異常を正確に検出することが可能となる。
特に、本発明の第1の特徴によれば、均等化処理の時間間隔によって異常に近いと判定された以降における、蓄電装置の充放電容量等の測定値を用いて詳細な異常判定を行なうので、蓄電装置に異常が発生していない初期状態から測定された値を用いて判定するよりも、判定の精度を向上させることができる。
本発明の第1の蓄電装置の異常検出装置において、前記均等化処理部が1つの均等化処理を終了する度に、当該1つの均等化処理の終了時刻を記憶する記憶部をさらに備え、前記均等化処理間隔算出部は、前記均等化処理部の1つの均等化処理が終了すると、当該1つの均等化処理よりも先に実行された他の1つの均等化処理の終了時刻を前記記憶部から取得し、当該先に実行された他の1つの均等化処理の終了時刻から経過した時間を算出することが好ましい。
この構成によれば、1つの均等化処理の終了時刻を管理することで、均等化処理の終了時点において、蓄電装置が異常状態に近い状態にあるか否かを判定することができ、異常状態に近い状態にあると判定した場合には、迅速に次の詳細な異常判定に移行することが可能となる。
本発明の第1の蓄電装置の異常検出装置において、前記異常判定処理部は、前記異常判定値算出部が算出する異常判定値の種類に応じて設定された基準値を複数個含む基準値ファイルと、前記異常判定値算出部が算出した異常判定値を入力され、当該入力された異常判定値に応じた基準値を前記基準値ファイルから取得し、当該取得された基準値と前記入力された異常判定値とを比較する比較部と、前記入力された異常判定値が前記取得された基準値以上であるか否かに応じて、前記設定された条件を満たすか否かを判定する判定部と、を備えることが好ましい。
この構成によれば、異常判定値とその異常判定値の種類に応じた基準値とを比較するだけで、蓄電装置が異常状態にあるか否かを判定することができるようになる。したがって、蓄電装置が異常状態にあるか否かの判定を高速に実行することができる。
さらに、上記の構成において、前記異常判定値算出部が算出する異常判定値及び前記異常判定処理部が判定する際に用いる基準値の各々の値は、前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した以降における、前記蓄電装置を充電又は放電する電流値、前記蓄電装置の充電状態及び、前記蓄電装置の温度のうちの少なくとも1つに基づいて補正されることが好ましい。
この構成によれば、異常判定値、基準値を蓄電装置の充電状態に合った値に補正することができ、それにより、異常判定の精度を向上させることができる。
本発明の第1の蓄電装置の異常検出装置において、前記異常判定値算出部が算出する異常判定値は、前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した以降において、前記蓄電装置の充放電電流の電流値の絶対値を積算したものであり、当該積算値が所定の基準値を超えるか否かに応じて、前記異常判定処理部が前記設定された条件を満たすか否かを判定することが好ましい。
この構成によれば、異常判定値を蓄電装置の充放電電流に基づいて算出する場合に、充電電流と放電電流の電流値の絶対値を積算するので、充放電電流の総和の電流値を算出することが可能となる。
本発明の第1の蓄電装置の異常検出装置において、前記異常判定値算出部が算出する異常判定値は、前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した以降において、前記蓄電装置の充放電電流、充電電流、放電電流及び温度のうちの少なくとも1つの所定の期間毎の平均値に設定されたカウント値を積算したものであり、当該積算値が所定の基準値を超えるか否かに応じて、前記異常判定処理部が前記設定された条件を満たすか否かを判定することが好ましい。
この構成によれば、所定の期間毎での充放電電流等の平均値を算出し、各平均値に設定されたカウント値を積算するようにしたので、例えば瞬間的に大電流が流れた場合であっても、その影響を大きく受けることが抑えられ、積算をより正確に行なうことができる。
さらに、上記の構成において、前記蓄電装置の充放電電流、充電電流、放電電流及び温度のうちの少なくとも1つの所定の期間毎の平均値の値が含まれるべき範囲を複数個設け、当該複数の範囲に対してカウント値を設定したカウント値ファイルをさらに備え、前記異常判定値算出部は、前記蓄電装置の充放電電流、充電電流、放電電流及び温度のうちの少なくとも1つの所定の期間毎の平均値が含まれる範囲のカウント値を積算することが好ましい。
この構成によれば、所定期間毎の各平均値の値が含まれる範囲を複数個に分けて、各範囲に1つのカウント値を設定しているので、カウント値の数は分けられる範囲の数と同じとなり、カウント値の管理が容易となる。
本発明の第2の特徴は、少なくとも1つの蓄電素子を含む蓄電部を複数個接続して構成された蓄電装置の異常を検出する方法であって、前記複数の蓄電部の各々の容量又は電圧のばらつきを均等化する処理を複数回実行する第1のステップと、前記第1のステップにおいて1つの均等化処理が終了すると、当該1つの均等化処理よりも先に実行された他の1つの均等化処理との時間間隔を算出する第2のステップと、前記第2のステップにおいて算出された時間間隔が、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判断すべきとして設定された時間よりも短くなった場合に、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判定する第3のステップと、前記第3のステップにおいて前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判定した場合に、当該判定以降に測定される前記蓄電装置の充放電容量、充電容量、放電容量及び温度のうちの少なくとも1つを用いて異常判定値を算出する第4のステップと、前記第4のステップにおいて算出された異常判定値が、前記蓄電装置が異常状態であると判断すべきとして設定された条件を満たすか否かを判定し、当該設定された条件を満たす場合に、前記蓄電装置が異常状態であると判定する第5のステップとを含む蓄電装置の異常検出方法であることである。
本発明の第2の特徴によれば、均等化処理部が実行する均等化処理が終了する度に、先の均等化処理との時間間隔を算出し、その時間間隔があらかじめ設定した時間よりも短くなった場合に、まず、蓄電装置が異常状態に近い状態にあると判定する。そして、蓄電装置が異常状態に近い状態にあると判定された場合にのみ、蓄電装置が完全に異常状態であるか否かを、蓄電装置の充放電容量等を測定し、詳細に判定する。したがって、均等化処理が実行される時間間隔の算出によって、常時簡単に蓄電装置の異常状態をモニターすることで、蓄電装置の異常発生の兆候を早期に見つけることが可能となる。さらに、異常状態に近いと判定した場合には、詳細な異常判定をさらに行なうことで、蓄電装置の異常を正確に検出することが可能となる。
また、本発明の第2の特徴によれば、均等化処理の時間間隔によって異常に近いと判定された以降における、蓄電装置の充放電容量等の測定値を用いて詳細な異常判定を行なうので、蓄電装置に異常が発生していない初期状態から測定された値を用いて判定するよりも、判定の精度を向上させることができる。
本発明の第3の特徴は、少なくとも1つの蓄電素子を含む蓄電部を複数個接続して構成された蓄電装置の異常を検出するプログラムであって、前記複数の蓄電部の各々の容量又は電圧のばらつきを均等化する処理を複数回要求する均等化処理部と、1つの均等化処理の終了が通知されると、当該1つの均等化処理よりも先に実行された他の1つの均等化処理との時間間隔を算出する均等化処理間隔算出部と、前記均等化処理間隔算出部が算出した時間間隔が、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判断すべきとして設定された時間よりも短くなった場合に、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判定する異常発生警告判定部と、前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した場合に、当該判定以降に測定される前記蓄電装置の充放電容量、充電容量、放電容量及び温度のうちの少なくとも1つを用いて異常判定値を算出する異常判定値算出部と、前記異常判定値算出部が算出した異常判定値が、前記蓄電装置が異常状態であると判断すべきとして設定された条件を満たすか否かを判定し、当該設定された条件を満たす場合に、前記蓄電装置が異常状態であると判定する異常判定処理部とを含む蓄電装置の異常検出プログラムであることである。
本発明の第3の特徴によれば、均等化処理部が実行する均等化処理が終了する度に、先の均等化処理との時間間隔を算出し、その時間間隔があらかじめ設定した時間よりも短くなった場合に、まず、蓄電装置が異常状態に近い状態にあると判定する。そして、蓄電装置が異常状態に近い状態にあると判定された場合にのみ、蓄電装置が完全に異常状態であるか否かを、蓄電装置の充放電容量等を測定し、詳細に判定する。したがって、均等化処理が実行される時間間隔の算出によって、常時簡単に蓄電装置の異常状態をモニターすることで、蓄電装置の異常発生の兆候を早期に見つけることが可能となる。さらに、異常状態に近いと判定した場合には、詳細な異常判定をさらに行なうことで、蓄電装置の異常を正確に検出することが可能となる。
また、本発明の第3の特徴によれば、均等化処理の時間間隔によって異常に近いと判定された以降における、蓄電装置の充放電容量等の測定値を用いて詳細な異常判定を行なうので、蓄電装置に異常が発生していない初期状態から測定された値を用いて判定するよりも、判定の精度を向上させることができる。
本発明によれば、蓄電装置が異常状態に近い状態に移行した後に、蓄電装置の異常判定を行なうことにより、蓄電装置の異常を精度良く検出することができる。
以下図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る蓄電装置の異常検出装置を備えた電源システムの構成を示す図である。
図1において、本発明の第1の実施の形態に係る電源システム10は、太陽光、風力、水力などの自然エネルギーから電力を発電する発電装置100と、発電装置100からの余剰電力を貯蔵し、その貯蔵された電力を電力供給により駆動される負荷装置200に必要に応じて供給する蓄電装置300と、蓄電装置300の充放電を制御する充放電制御装置400と、蓄電装置300に対して後述する異常検出処理する異常検出装置500と、異常検出装置500及び充放電制御装置400と接続されて、電源システム10全体を制御する統合制御ECU(electronic control unit)600と、から構成される。
発電装置100は、例えば太陽光発電装置(太陽電池)や、風力発電装置、水力発電装置等の自然エネルギーを活用した発電装置である。エンジンを動力源とする発電機も含まれる。
負荷装置200は、電力の供給により駆動される各種の負荷を含み、周知の装置以外にも自然エネルギーと発電機(例えば、燃料電池)での発電を利用した水素ステーションなども考えられる。
蓄電装置300は、N個の蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNを直列に接続して構成されている。また、蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNのそれぞれは、複数個の蓄電素子301を電気的に直列に接続して構成されている。各蓄電素子301としては、ニッケル水素電池などのアルカリ蓄電池、リチウムイオン電池などの有機電池、及び電気二重層キャパシタを用いることができる。なお、蓄電素子ブロックの数N、蓄電素子301の数は特に限定されるものではない。また、蓄電装置300も図1の構成に限定されるものではない。
充放電制御装置400は、発電装置100、負荷装置200及び蓄電装置300のそれぞれと接続され、発電装置100から蓄電装置300への充電、及び蓄電装置300から負荷装置200への放電を制御する。充放電制御装置400は、発電装置100が出力した電力のうち負荷装置200に対して余剰となる分を蓄電装置300に充電する。
一方、負荷装置200の消費電流が急激に増大した場合、または、発電装置100の発電量が低下して、負荷装置200から要求される電力が発電装置100の発電量を超えた場合、その不足分の電力を蓄電装置300から負荷装置200に放電する。
充放電制御装置400による充放電制御は、通常、蓄電装置300のSOCが20〜80%程度の範囲内に入るように行われる。ただし、夜間電力の有効活用をした負荷平準化電源やプラグインハイブリット車等では、SOCが100%の状態まで充電され、負荷装置でエネルギーが必要な時に放電されるように制御される。
次に、本発明の第1の実施の形態に係る異常検出装置500について図1を用いて説明する。
図1において、異常検出装置500は、蓄電装置300の電圧値を測定する電圧測定部501と、蓄電装置300の電流値を測定する電流測定部502と、蓄電装置300の温度を測定する温度測定部503と、蓄電装置300の蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNを均等化処理する均等化処理部504と、蓄電装置300の蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNを異常判定処理する異常判定処理部510と、ECU600との間での通信を行うための通信部505と、異常検出装置500内の各部を制御する制御部520と、から構成される。
電圧測定部501は、蓄電装置300のN個の蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNのそれぞれの端子電圧V0、V1、V2、…、VN−1、VNを所定の周期で時系列的に測定する。測定された蓄電素子ブロック毎の端子電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換し、ブロック毎の電圧データ及びその加算値を蓄電装置300の端子電圧データVDとして出力する。電圧測定部501から制御部520へのデータ出力は予め定められた周期で行われる。この蓄電素子ブロック毎の端子電圧を時系列に測定する方法としては、例えばフライングキャパシタ方式が知られている。
電流測定部502は、電流センサ302を用いて蓄電装置300の充放電電流Iを所定の周期で測定する。測定された充放電電流をアナログ信号からデジタル信号に変換して、充電方向(+)と放電方向(−)を示す符号C(Charge)/D(Discharge)とともに充放電電流データIDとして出力する。電流測定部502から制御部520へのデータ出力も、電圧測定部501からのデータ出力と同様、予め定められた周期で行われる。ここで、電流センサ302は、抵抗素子、電流変成器などで構成される。
温度測定部503は、蓄電装置300内に配置された温度センサ303を用いて蓄電装置300内の温度を所定の周期で測定する。測定された温度をアナログ信号からデジタル信号に変換して温度データTとして予め定められた周期で制御部520へ出力する。
制御部520は、電流測定部502から出力された充放電電流データIDの積算を所定期間(例えば、1日以下の期間)にわたって行い積算容量Qを算出する。この積算の際、充放電電流データIDとともに受け取った符号C/Dが充電方向(+)を示す場合、充放電電流データIDに充電効率(1よりも小さい係数、例えば0.8)を乗算する。制御部520は、積算容量Qを用いて残存容量SOCを予測して記憶する。
ここでは、上記のように積算容量Qを用いてSOCを求めたが、本実施の形態はこれに限るものではない。例えば、電圧データVDと電流データIDとの複数のペアデータを充電方向(+)と放電方向(−)について取得し、これらペアデータを直線(VD−ID直線)近似した際の電圧切片である無負荷電圧Voを求め、蓄電装置3の内部抵抗及び分極成分による電圧降下を無負荷電圧Voから減算して得られた起電力Vemfを索引として、予め実験により求められている起電力−SOC特性テーブルを参照してSOCを求めることもできる。
さらに、蓄電装置300の温度が大きく変化するような用途では、温度測定部503から出力された温度データTを上記起電力−SOC特性テーブルの補正パラメータとすることもできる。
均等化処理部504は、蓄電装置300の蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNの端子間電圧V0、V1、V2、…、VN−1、VN間のバラツキが大きくなった場合、制御部520の指示に基づいて、蓄電装置300の蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNに対して均等化処理を行う。
ここで、均等化処理部504による均等化処理について説明する。図1に示すように、蓄電装置300の各蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNのそれぞれの両端子間には、放電回路304が接続されている。放電回路304は抵抗305及びスイッチ306から構成されており、各スイッチ306の開閉は均等化処理部504により制御される。
制御部520は、各蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNの端子間電圧の中から最大電圧値及び最小電圧値を求め、さらにその電圧差を算出する。そして、その電圧差が所定量発生した場合に、その最小電圧値を目標電圧値に設定する。均等化処理部504は、その目標電圧値と各蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNの端子間電圧との差に応じた放電時間をそれぞれ算出する。そして、各蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNの放電回路304のスイッチ306を求めた放電時間だけ閉じて放電回路304をON状態とする。それにより、目標電圧値よりも大きい端子間電圧を持つ蓄電素子ブロックを抵抗305により定抵抗放電させる。均等化処理部504は、各蓄電素子ブロックの端子間電圧を監視しながら、各ブロックの放電を行なうが、その監視時間の計測することができるタイマを内蔵する。
上述の均等化処理は定抵抗放電によるものであるが、可変抵抗を用いた処理であっても良い。逆に、所定電圧まで各蓄電素子ブロックを充電することで均等化を図ってももちろん構わない。
異常判定処理部510は、図2(a)に示すように、制御部520からの異常判定値を所定の基準値と比較する比較部511と、比較部511の比較結果から蓄電装置300の異常を判定し、制御部520に出力する判定部512と、比較部511及び判定部512のそれぞれと接続し、複数の異常判定値とそれぞれに対応する、複数の基準値とを含む基準値ファイル513と、から構成される。基準値ファイル513は、図2(b)に示すように、基準値と異常判定値とが対応付けされており、制御部520からの異常判定値に応じて適切な基準値が選択される。
次に、本発明の第1の実施の形態に係る異常検出装置の動作、すなわち、蓄電装置の異常検出方法について説明する。図3は本実施の形態に係る異常検出方法を実現するために制御部520が備える構成を示す図である。また、図4及び図5は本実施の形態に係る異常検出方法の処理手順を示すフローチャートであり、図4は制御部520及び均等化処理部504が実行する蓄電装置の均等化処理の手順を示すフローチャート、図5は、制御部520及び異常判定処理部510が実行する蓄電装置の異常判定処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態に係る異常検出方法は、最初に図4の均等化処理を実施し、次に図5の異常判定処理を行なうものである。
最初に図3を用いて制御部520の構成について説明する。制御部520は、上述したように、異常検出装置500内の各部を制御するが、後述する均等化処理、異常判定処理を実行するために、例えば次のような構成を備える。すなわち、図3に示すように、蓄電装置300の均等化処理が終了する毎にその終了時刻を記憶する均等化処理終了時刻記憶部521と、記憶部521に記憶された各終了時刻から均等化処理の実行間隔を算出する均等化処理間隔算出部522と、算出部522の算出結果から蓄電装置300に異常発生の兆候が見られるか否かを判定する異常発生警告判定部523と、判定部513が異常発生の兆候が見られると判定した場合に、異常発生警告を示す先行フラグ(Pre_Flag)を立てる(Pre_Flag=1)フラグ記憶部524と、フラグ記憶部524に先行フラグが立つと、図1の電流測定部502、温度測定部503から取得した電流データID、温度データTに基づいて、異常判定処理で用いられる異常判定値を算出する異常判定値算出部525と、を備えればよい。
次に、図3及び図4を用いて蓄電装置300の均等化処理手順について説明する。
図4に示すように、制御部520は、電圧測定部501から蓄電装置300の各蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNの端子間電圧を含む電圧データVDを時系列的に取得する(ステップS101)。制御部520は、取得した電圧データVDから各蓄電素子ブロックB1、B2、…、BNの端子間電圧の最大電圧値及び最小電圧値を求め、求めた最大電圧値と最小電圧値からそれらの電圧差を算出する(ステップS102)。そして、その電圧差が所定値以上であるか否かを判定する(ステップS103)。所定値以下であれば(ステップS103NO)、再びステップS101に戻る。
ステップS102で算出された電圧差が所定値以上であれば(ステップS103YES)、ステップS102で求めた最小電圧値を目標電圧値に設定し、制御部520は均等化処理部504に均等化処理の開始を指示する。指示を受けた均等化処理部504は、最小端子間電圧の蓄電素子ブロックを除いて、その他のすべての蓄電素子ブロックの均等化処理を開始する。均等化処理部504は、均等化処理の開始にあたって、均等化処理対象の蓄電素子ブロックのそれぞれの放電回路303をONさせる(ステップS104)。
均等化処理開始後、均等化処理部504は、各蓄電素子ブロックの端子間電圧の検査を開始し(ステップS105)、同時に内蔵タイマをスタートさせる(ステップS106)。そして、均等化処理部504は、例えば、図1の蓄電素子ブロックB1(カウント数N=1)から端子間電圧の検査を開始する(ステップS107)。
蓄電素子ブロックB1の放電回路303がON状態であれば(ステップS108YES)、そのブロックB1の端子間電圧が目標電圧値以下となっているか否かを判定する(ステップS109)。蓄電素子ブロックB1の端子間電圧が目標電圧値以下となっていれば(ステップS109YES)、均等化処理部504はブロックB1の放電回路303をOFFさせ、ブロックB1からの放電を終了させる(ステップS110)。
ステップS110において蓄電素子ブロックB1の放電回路303をOFFさせた後、さらに、ステップS108においてブロックB1の放電回路がOFF状態であった場合(ステップS108NO)、ステップS109においてブロックB1の端子間電圧が目標値以上であった場合(ステップS109NO)には、均等化処理部504はカウント数Nを「1」だけ増加させ(ステップS111)、増加後のカウント数Nが図1の蓄電素子ブロックの全数を超えているか否かを判定する(ステップS112)。カウント数Nが全ブロック数を超えていなければ(ステップS112NO)、再びステップS108に戻り、ステップS108〜ステップS112を繰り返す。
ステップS112においてカウント数Nが全ブロック数を超えていた場合には(ステップS112YES)、ステップS106でスタートさせた内蔵タイマの計測時間が所定の時間を経過しているか否かを判定し(ステップS113)、すでに所定の時間を経過していた場合には(ステップS113YES)、均等化処理を終了する。
ステップS113で所定の時間をまだ経過していないと判定された場合には(ステップS113NO)、均等化処理対象の蓄電素子ブロックのうち、まだ放電回路303がON状態で均等化処理中のものがあれば(ステップS114YES)、ステップS107に戻り、カウント数N=1から再びステップS107〜ステップS114を繰り返すことになる。
一方、すべての放電回路303がOFF状態で均等化処理中のものがなければ(ステップS114NO)、制御部520は均等化処理の終了時刻を図3の記憶部521に記憶すると共に、前回の均等化処理の終了時刻からの間隔(均等化処理間隔)を算出部522が算出する(ステップS115)。
判定部523は、ステップS115で算出された均等化処理間隔が所定値以下であるか否かを比較し、所定値以下であれば(ステップS116YES)、蓄電装置300に異常発生の兆候があると判定し、フラグ記憶部524に先行フラグ(Pre_Flag)を立てる(Pre_Flag=1)(ステップS117)。一方、所定値以上であれば(ステップS116NO)、蓄電装置300に異常発生の兆候がないと判定し、処理を終了する。
そして、ステップS117で先行フラグが立てられた場合に、図5に示す異常判定処理に進む。
次に、図3及び図5を用いて蓄電装置300の異常判定処理手順について説明する。
図5に示すように、先行フラグ(Pre_Flag)が立てられると(Pre_Flag=1)(ステップS201YES)、蓄電装置300に異常発生の兆候がある、すなわち、「異常状態に近い状態」にあると異常発生警告が発せられたことになる。そして、その異常発生警告に基づき異常判定処理が開始する。
制御部520の異常判定値算出部525は、フラグ記憶部524に先行フラグが立つと、異常判定処理部510による異常判定処理で用いられる異常判定値を算出する。本実施の形態では、電流測定部502からの電流データIDを用いて、例えば所定期間内で蓄電装置300が充放電される電流値の絶対値を積算し、その総量(総充放電容量)を異常判定値として算出部525が算出する(ステップS202)。
ここで重要なのは、この総充放電容量を、先行フラグが立った後に測定された蓄電装置300の電流データを用いて算出する点である。すなわち、本実施の形態では、蓄電装置300が異常状態近くなった時点を起算点として、その起算点以降で測定された蓄電装置300の総充放電容量を異常判定値としている。このため、蓄電装置300の初期状態から測定された電流データを用いる場合と異なり、蓄電装置300内の蓄電素子311の劣化バラツキの影響を受けることが無くなる。従って、蓄電装置300の異常検出をより精度良く行なうことが可能となる。
そして、ステップS202で算出された蓄電装置300の総充放電容量が制御部520から異常判定処理部510に出力され、異常判定処理部510の比較部511は、蓄電装置300の総充放電容量と基準値ファイル513内の所定の基準値との比較を行なう(ステップS203)。ここでは、蓄電装置300の総充放電容量との比較を行なうため、例えば図2(b)に示すように、比較部511は基準値ファイル513内の基準値Aを選択する。基準値A以下であれば(ステップS203NO)、異常判定処理を終了する。
ステップS203で基準値A以上であれば(ステップS203YES)、判定部512はその比較結果から蓄電装置300が「異常状態に近い状態」から「完全な異常状態」に移行したと判定する。異常判定処理部510はその判定結果を制御部520に出力し、制御部520はフラグ記憶部524にフラグを立てる(ステップS204)。そして、蓄電装置300が「完全な異常状態」であることを通信部505を用いて制御ECU600に通知し(ステップS205)、異常判定処理を終了する。
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態によれば、最初に蓄電装置300が「異常状態に近い状態」になったか否かを判定し、「異常状態に近い状態」であると判定された場合にのみ詳細な異常判定を行なうことができる。それにより、蓄電装置300が「異常状態に近い状態」になった以降の蓄電装置300の総充放電容量を異常判定値として利用し、蓄電装置300内の蓄電素子311の劣化バラツキの影響を受けることなく、蓄電装置の異常検出を精度良く行なうことが可能となる。
本実施の形態では、図5のステップS202において先行フラグが立った後に所定期間内で蓄電装置300が充放電される電流値の絶対値を積算し、その総量(総充放電容量)を異常判定値として算出したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、前回の均等化処理の終了時刻から今回の均等化処理の終了時刻までに蓄電装置300に充放電された充放電容量の絶対値を積算しておき、先行フラグが立った場合のみ、その後の積算値を加えるようにしても良い。
また、本実施の形態では、制御部520の異常判定値算出部525が算出する異常判定値を充放電容量の総和としたが、蓄電装置300の充電電流の総和、あるいは、放電電流の総和を異常判定値として利用しても構わない。
さらに、本実施の形態では、異常判定値算出部525が算出する異常判定値や基準値ファイル内513内の基準値を、例えば蓄電装置300の温度や充放電の電流値を用いて補正することにより、異常判定値、基準値をより正確なものにすることができる。
本実施の形態では、均等化処理の間隔を算出する際、前回の均等化処理との間隔を用いたが、連続する前回の均等化処理との間隔に限る必要はない。既に実行された均等化処理であれば、2つ前、3つ前の均等化処理との間隔であってもかまわない。
さらに、本実施の形態に係る異常検出方法はプログラムをマイクロコンピュータ上で実行することで実現してもよい。すなわち、マイクロコンピュータに図4及び図5に示す各処理ステップを実現するための異常検出プログラムをインストールし、その異常検出プログラムを実行させることで実現可能である。
この蓄電素子の異常検出プログラムをマイクロコンピュータによって読み込ませ、このプログラムを実行することによって、異常検出装置500の異常検出方法を実現する。マイクロコンピュータの記憶部にこのプログラムをインストールし、このプログラムをマイクロコンピュータの演算部(Central Processing Unit:CPU)で実行させればよい。
また、図1の充放電制御装置400に異常検出装置510の機能を持たせることも可能である。この場合、例えば、充放電制御装置400を構成するマイクロコンピュータに上記の異常検出プログラムをインストールし、そのプログラムを実行させればよい。もちろん、異常検出装置510に充放電制御装置400の機能を設けても構わない。さらに、図1の負荷装置200に異常検出装置510の機能を持たせてもよい。
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
上記の第1の実施の形態に係る異常検出方法は、図5の異常判定処理のステップS202において、異常判定処理で用いる異常判定値として蓄電装置300の総充放電容量を採用するものであった。本実施の形態は、蓄電装置300の充放電電流の積算カウント値を異常判定値として採用するものである。
以下、本発明の第2の実施の形態に係る異常検出方法について説明する。なお、本実施の形態に係る異常検出方法の均等化処理については、上記の第1の実施の形態と同様である。したがって、以下では、均等化処理終了後の異常判定処理について説明するものとする。
図6は本実施の形態に係る異常検出方法を実現するために制御部520が備える構成を示す図であり、図7は図6のカウント値算出情報ファイル526の内容を説明するための図である。また、図8は制御部520及び異常判定処理部510が実行する蓄電装置の異常判定処理の手順を示すフローチャートである。
最初に図6を用いて制御部520の構成について説明する。制御部520は、蓄電装置300の均等化処理が終了する毎にその終了時刻を記憶する均等化処理終了時刻記憶部521と、記憶部521に記憶された各終了時刻から均等化処理の実行間隔を算出する均等化処理間隔算出部522と、算出部522の算出結果から蓄電装置300に異常発生の兆候が見られるか否かを判定する異常発生警告判定部523と、判定部513が異常発生の兆候が見られると判定した場合に、異常発生警告を示す先行フラグ(Pre_Flag)を立てる(Pre_Flag=1)フラグ記憶部524と、フラグ記憶部524に先行フラグが立つと、図1の電流測定部502、温度測定部503から取得した電流データID、温度データTに基づいて、異常判定処理で用いられる異常判定値を算出する異常判定値算出部525と、を備える。
ここまでは図3の第1の実施の形態に係る制御部520と同様であるが、図6の第2の実施の形態に係る制御部520はさらに、カウント値算出情報ファイル526を備えている。ファイル526は、異常判定値算出部525が蓄電装置300の充放電電流の所定期間の平均値をカウントする際に、各平均値に対して割り当てられたカウント値を示すものである。図7にその例を示す。図7に示すように、各平均値が含まれるべき範囲が複数個用意され、各範囲に対してカウント値が設定されている。異常判定値算出部525は、各平均値が算出されると、その平均値が含まれる範囲を特定し、その範囲のカウント値を得る。そして、そのように得られるカウント値を各平均値が算出される毎に積算し、異常判定値を算出する。
次に、本実施の形態に係る異常判定処理手順について説明する。
図8に示すように、先行フラグ(Pre_Flag)が立てられると(Pre_Flag=1)(ステップS301YES)、蓄電装置300に異常発生の兆候がある、すなわち、蓄電装置300が「異常状態に近い状態」にあると判断し、異常判定処理が開始する。
制御部520の異常判定値算出部525は、フラグ記憶部524に先行フラグが立つと、異常判定処理部510による異常判定処理で用いられる異常判定値を算出する。本実施の形態では、電流測定部502からの電流データIDを用いて、所定期間ごとに充放電電流の平均値を算出し、各平均値のカウント値をカウント値算出情報ファイル526から取得し、所得したカウント値を所定の計測時間にわたって積算する(ステップS302)。
そして、ステップS302で算出された蓄電装置300の積算カウント値が制御部520から異常判定処理部510に出力され、異常判定処理部510の比較部511は、蓄電装置300の積算カウント値と基準値ファイル513内の所定の基準値との比較を行なう(ステップS303)。基準値以下であれば(ステップS303NO)、異常判定処理を終了する。
ステップS303で基準値以上であれば(ステップS303YES)、判定部512はその比較結果から蓄電装置300が「異常状態に近い状態」から「完全な異常状態」に移行したと判定する。異常判定処理部510はその判定結果を制御部520に出力し、制御部520はフラグ記憶部524にフラグを立てる(ステップS304)。そして、蓄電装置300が「完全な異常状態」であることを通信部505を用いて制御ECU600に通知し(ステップS305)、異常判定処理を終了する。
以上説明したように、本発明の第2の実施の形態によれば、蓄電装置300が「異常状態に近い状態」になった以降の蓄電装置300の充放電電流の電流カウント値を用いて蓄電装置300の異常検出を行なうことができ、それにより、蓄電装置300内の蓄電素子311の劣化バラツキの影響を受けることなく、蓄電装置の異常検出を精度良く行なうことが実現できる。
また、本実施の形態によれば、所定の間隔での充放電電流の平均値を算出し、そのカウント値を積算する。したがって、たとえ大電流が流れても、所定間隔の電流値はその間隔を短くすることで小さくすることができ、それにより、その積算を正確に行なうことが可能となる。したがって、その正確なカウント値を用いることで、異常検出の精度をより向上させることができる。
本実施の形態においては、蓄電装置300の充放電電流の電流値に基づいてカウントしたが、蓄電装置300の温度に基づいてカウントしても良く、また、その併用としても良い。
本実施の形態において、図8のステップS302で充放電電流の平均値を算出する間隔としては例えば1秒程度とすれば良い。もちろん、蓄電装置300の使用環境および状況に応じて適宜設定しても良い。
また、本実施の形態において、異常判定値算出部525が算出する異常判定値や基準値ファイル内513内の基準値を、蓄電装置300の温度や充放電の電流値を用いて補正することにより、異常判定値、基準値をより正確なものにすることができる。
今回開示した本発明の実施の形態は、例示であってこれに限定されるものではない。本発明の範囲は開示した内容ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明における蓄電装置の異常検出装置、異常検出方法及びその異常検出プログラムは、蓄電装置の均等化処理を行なう電源、機器に有効であり、産業上の利用可能性を有するものである。
本発明の第1の実施の形態に係る蓄電装置の異常検出装置を備えた電源システムの構成を示す図である。 (a)は図1の異常判定処理部の構成を示す図、(b)は(a)の基準値ファイル513を説明するための図である。 本発明の第1の実施の形態に係る蓄電装置の異常検出方法を実現するための図1の制御部520の構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態に係る蓄電装置の異常検出方法の処理手順を示すフローチャートである(その1)。 本発明の第1の実施の形態に係る蓄電装置の異常検出方法の処理手順を示すフローチャートである(その2)。 本発明の第2の実施の形態に係る蓄電装置の異常検出方法を実現するための図1の制御部520の構成を示す図である。 図6のカウント値算出情報ファイル526を説明するための図である。 本発明の第2の実施の形態に係る蓄電装置の異常検出方法の処理手順を示すフローチャートである。
符号の説明
10 電源システム
100 発電装置
200 負荷装置
300 蓄電装置
301 蓄電素子
302 電流センサ
303 温度センサ
304 放電回路
305 抵抗
306 スイッチ
400 充放電制御装置
500 異常検出装置
501 電圧測定部
502 電流測定部
503 温度測定部
504 均等化処理部
505 通信部
510 異常判定処理部
511 比較部
512 判定部
513 基準値ファイル
520 制御部
521 均等化処理終了時刻記憶部
522 均等化処理間隔算出部
523 異常発生警告判定部
524 フラグ記憶部
525 異常判定値算出部
526 カウント値算出情報ファイル

Claims (9)

  1. 少なくとも1つの蓄電素子を含む蓄電部を複数個接続して構成された蓄電装置の異常を検出する装置であって、
    前記複数の蓄電部の各々の容量又は電圧のばらつきを均等化する処理を複数回実行する均等化処理部と、
    前記均等化処理部が1つの均等化処理を終了すると、当該1つの均等化処理よりも先に実行された他の1つの均等化処理との時間間隔を算出する均等化処理間隔算出部と、
    前記均等化処理間隔算出部が算出した時間間隔が、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判断すべきとして設定された時間より短くなった場合に、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判定する異常発生警告判定部と、
    前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した場合に、当該判定以降に測定される前記蓄電装置の充放電容量、充電容量、放電容量及び温度のうちの少なくとも1つを用いて異常判定値を算出する異常判定値算出部と、
    前記異常判定値算出部が算出した異常判定値が、前記蓄電装置が異常状態であると判断すべきとして設定された条件を満たすか否かを判定し、当該設定された条件を満たす場合に、前記蓄電装置が異常状態であると判定する異常判定処理部と
    を備えることを特徴とする蓄電装置の異常検出装置。
  2. 前記均等化処理部が1つの均等化処理を終了する度に、当該1つの均等化処理の終了時刻を記憶する記憶部をさらに備え、
    前記均等化処理間隔算出部は、前記均等化処理部の1つの均等化処理が終了すると、当該1つの均等化処理よりも先に実行された他の1つの均等化処理の終了時刻を前記記憶部から取得し、当該先に実行された他の1つの均等化処理の終了時刻から経過した時間を算出することを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置の異常検出装置。
  3. 前記異常判定処理部は、前記異常判定値算出部が算出する異常判定値の種類に応じて設定された基準値を複数個含む基準値ファイルと、
    前記異常判定値算出部が算出した異常判定値を入力され、当該入力された異常判定値に応じた基準値を前記基準値ファイルから取得し、当該取得された基準値と前記入力された異常判定値とを比較する比較部と、
    前記入力された異常判定値が前記取得された基準値以上であるか否かに応じて、前記設定された条件を満たすか否かを判定する判定部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置の異常検出装置。
  4. 前記異常判定値算出部が算出する異常判定値は、前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した以降において、前記蓄電装置の充放電電流の電流値の絶対値を積算したものであり、当該積算値が所定の基準値を超えるか否かに応じて、前記異常判定処理部が前記設定された条件を満たすか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置の異常検出装置。
  5. 前記異常判定値算出部が算出する異常判定値は、前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した以降において、前記蓄電装置の充放電電流、充電電流、放電電流及び温度のうちの少なくとも1つの所定の期間毎の平均値に設定されたカウント値を積算したものであり、当該積算値が所定の基準値を超えるか否かに応じて、前記異常判定処理部が前記設定された条件を満たすか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置の異常検出装置。
  6. 前記蓄電装置の充放電電流、充電電流、放電電流及び温度のうちの少なくとも1つの所定の期間毎の平均値の値が含まれるべき範囲を複数個設け、当該複数の範囲に対してカウント値を設定したカウント値ファイルをさらに備え、
    前記異常判定値算出部は、前記蓄電装置の充放電電流、充電電流、放電電流及び温度のうちの少なくとも1つの所定の期間毎の平均値が含まれる範囲のカウント値を積算することを特徴とする請求項5に記載の蓄電装置の異常検出装置。
  7. 前記異常判定値算出部が算出する異常判定値及び前記異常判定処理部が判定する際に用いる基準値の各々の値は、前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した以降における、前記蓄電装置を充電又は放電する電流値、前記蓄電装置の充電状態及び、前記蓄電装置の温度のうちの少なくとも1つに基づいて補正されることを特徴とする請求項3に記載の蓄電装置の異常検出装置。
  8. 少なくとも1つの蓄電素子を含む蓄電部を複数個接続して構成された蓄電装置の異常を検出する方法であって、
    前記複数の蓄電部の各々の容量又は電圧のばらつきを均等化する処理を複数回実行する第1のステップと、
    前記第1のステップにおいて1つの均等化処理が終了すると、当該1つの均等化処理よりも先に実行された他の1つの均等化処理との時間間隔を算出する第2のステップと、
    前記第2のステップにおいて算出された時間間隔が、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判断すべきとして設定された時間よりも短くなった場合に、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判定する第3のステップと、
    前記第3のステップにおいて前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判定した場合に、当該判定以降に測定される前記蓄電装置の充放電容量、充電容量、放電容量及び温度のうちの少なくとも1つを用いて異常判定値を算出する第4のステップと、
    前記第4のステップにおいて算出された異常判定値が、前記蓄電装置が異常状態であると判断すべきとして設定された条件を満たすか否かを判定し、当該設定された条件を満たす場合に、前記蓄電装置が異常状態であると判定する第5のステップと
    を含むこと特徴とする蓄電装置の異常検出方法。
  9. 少なくとも1つの蓄電素子を含む蓄電部を複数個接続して構成された蓄電装置の異常を検出するプログラムであって、
    前記複数の蓄電部の各々の容量又は電圧のばらつきを均等化する処理を複数回要求する均等化処理部と、
    1つの均等化処理の終了が通知されると、当該1つの均等化処理よりも先に実行された他の1つの均等化処理との時間間隔を算出する均等化処理間隔算出部と、
    前記均等化処理間隔算出部が算出した時間間隔が、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判断すべきとして設定された時間よりも短くなった場合に、前記蓄電装置が異常状態に近い状態であると判定する異常発生警告判定部と、
    前記異常発生警告判定部が前記蓄電装置を異常状態に近い状態にあると判定した場合に、当該判定以降に測定される前記蓄電装置の充放電容量、充電容量、放電容量及び温度のうちの少なくとも1つを用いて異常判定値を算出する異常判定値算出部と、
    前記異常判定値算出部が算出した異常判定値が、前記蓄電装置が異常状態であると判断すべきとして設定された条件を満たすか否かを判定し、当該設定された条件を満たす場合に、前記蓄電装置が異常状態であると判定する異常判定処理部と
    を含むことを特徴とする蓄電装置の異常検出プログラム。
JP2006318151A 2006-11-27 2006-11-27 蓄電装置の異常検出装置、蓄電装置の異常検出方法及びその異常検出プログラム Active JP5179047B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006318151A JP5179047B2 (ja) 2006-11-27 2006-11-27 蓄電装置の異常検出装置、蓄電装置の異常検出方法及びその異常検出プログラム
US12/515,860 US20100057385A1 (en) 2006-11-27 2007-11-16 Accumulator failure detecting device, accumulator failure detecting method, accumulator failure detecting program, and computer-readable recording medium containing the accumulator failure detecting program
CN2007800433218A CN101542306B (zh) 2006-11-27 2007-11-16 蓄电装置的异常检测装置及方法
PCT/JP2007/072270 WO2008065910A1 (en) 2006-11-27 2007-11-16 Accumulator failure detecting device, accumulator failure detecting method, accumulator failure detecting program, and computer-readable recording medium containing the accumulator failure detecting program
EP07832000A EP2088445A4 (en) 2006-11-27 2007-11-16 BATTERY FAILURE DETECTION DEVICE, BATTERY FAILURE DETECTION METHOD, BATTERY FAILURE DETECTION PROGRAM, AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM CONTAINING BATTERY FAILURE DETECTION PROGRAM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006318151A JP5179047B2 (ja) 2006-11-27 2006-11-27 蓄電装置の異常検出装置、蓄電装置の異常検出方法及びその異常検出プログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008134060A JP2008134060A (ja) 2008-06-12
JP5179047B2 true JP5179047B2 (ja) 2013-04-10

Family

ID=39467702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006318151A Active JP5179047B2 (ja) 2006-11-27 2006-11-27 蓄電装置の異常検出装置、蓄電装置の異常検出方法及びその異常検出プログラム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20100057385A1 (ja)
EP (1) EP2088445A4 (ja)
JP (1) JP5179047B2 (ja)
CN (1) CN101542306B (ja)
WO (1) WO2008065910A1 (ja)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5024055B2 (ja) * 2008-01-07 2012-09-12 パナソニック株式会社 蓄電装置
JP5024053B2 (ja) * 2008-01-07 2012-09-12 パナソニック株式会社 蓄電装置
JP5024054B2 (ja) * 2008-01-07 2012-09-12 パナソニック株式会社 蓄電装置
JP2010032412A (ja) * 2008-07-30 2010-02-12 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
JP2010057249A (ja) * 2008-08-27 2010-03-11 Canon Inc 充電装置および充電制御方法
CN102138247B (zh) * 2008-09-30 2014-03-12 日本碍子株式会社 钠硫电池的控制方法
JP5298773B2 (ja) * 2008-10-30 2013-09-25 パナソニック株式会社 蓄電装置
JP5298800B2 (ja) * 2008-11-19 2013-09-25 パナソニック株式会社 蓄電装置
JP5381664B2 (ja) * 2009-12-02 2014-01-08 トヨタ自動車株式会社 組電池の異常検出装置
KR101232786B1 (ko) * 2009-12-30 2013-02-13 주식회사 엘지화학 배터리 팩 관리 장치 및 방법
DE102010005666B4 (de) * 2010-01-26 2024-05-08 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriemanagementvorrichtung
US20120119749A1 (en) * 2010-03-26 2012-05-17 Takuma Iida Charge state detection circuit, battery power supply device, and battery information monitoring device
CN101930057B (zh) * 2010-06-13 2013-04-10 深圳市睿德电子实业有限公司 动力电池故障检测方法及检测系统
CN102347625B (zh) * 2010-08-01 2016-08-03 王卫平 串联监控电池化成测试法及其设备
JP5786324B2 (ja) 2010-11-17 2015-09-30 日産自動車株式会社 組電池の制御装置
RU2470314C1 (ru) * 2011-04-27 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Способ автоматического контроля технического состояния элементов последовательной аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления
EP2541728A2 (en) * 2011-06-30 2013-01-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Cell balancing device
DE102011082854A1 (de) * 2011-09-16 2013-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Moduldegradation einer Photovoltaikanlage
JP5861063B2 (ja) * 2011-10-27 2016-02-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 蓄電装置及び電力供給システム
JP5879983B2 (ja) * 2011-12-02 2016-03-08 日産自動車株式会社 組電池の制御装置
JP5994240B2 (ja) * 2011-12-02 2016-09-21 日産自動車株式会社 組電池の制御装置
CN102868199A (zh) * 2012-10-17 2013-01-09 北京川江源科技有限公司 电池组平衡方法、电池组平衡装置以及包括该装置的系统
KR20150072141A (ko) * 2013-12-19 2015-06-29 삼성전자주식회사 전자 장치 및 전자 장치에서 충전 제어 방법
JP2015155859A (ja) * 2014-02-21 2015-08-27 ソニー株式会社 電池残量推定装置、電池パック、蓄電装置、電動車両および電池残量推定方法
US10211490B2 (en) 2014-04-09 2019-02-19 Mitsubishi Electric Corporation Storage battery deterioration measurement device and power storage system
CN106932722A (zh) * 2015-12-30 2017-07-07 华为技术有限公司 一种动力电池的内短路检测方法及装置
JP6751915B2 (ja) 2016-01-28 2020-09-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 管理装置、及び蓄電システム
WO2017170205A1 (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 Ntn株式会社 二次電池の劣化判定装置
JP2017181484A (ja) * 2016-03-28 2017-10-05 Ntn株式会社 二次電池の劣化判定装置
CN110462964B (zh) * 2017-03-30 2023-08-25 松下知识产权经营株式会社 车辆用蓄电装置
CN108931725B (zh) * 2017-05-26 2020-12-01 华为技术有限公司 一种电池故障检测的方法及装置
JP7163313B2 (ja) * 2017-12-22 2022-10-31 三洋電機株式会社 管理装置、及び電源システム
WO2019146520A1 (ja) * 2018-01-26 2019-08-01 Necエナジーデバイス株式会社 電池制御装置、電池パック、電池制御方法、およびプログラム
CN109828146B (zh) * 2018-11-22 2022-03-22 常州天正工业发展股份有限公司 一种通过设备电参数ad采样判断设备工况的方法
KR20200101754A (ko) * 2019-02-20 2020-08-28 삼성에스디아이 주식회사 배터리 제어 장치 및 배터리 제어 방법
JP7226249B2 (ja) * 2019-11-01 2023-02-21 トヨタ自動車株式会社 バッテリ制御装置及び異常検知方法
CN112418592B (zh) * 2020-09-22 2024-03-15 南京林洋电力科技有限公司 一种充电桩故障识别与管理办法
CN112366781B (zh) * 2020-11-10 2023-02-21 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 充电机输出电压控制方法、装置、电子设备及存储介质
JP2022188418A (ja) * 2021-06-09 2022-12-21 株式会社Gsユアサ 蓄電装置、及び、蓄電装置の異常放電検出方法
WO2024100966A1 (ja) * 2022-11-10 2024-05-16 株式会社デンソー 電池監視プログラム、記録媒体、電池監視システム

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206578A (en) * 1991-10-15 1993-04-27 Norvik Technologies Inc. Monitoring system for batteries during charge and discharge
JPH07160972A (ja) 1993-12-13 1995-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池寿命予告装置
JP3867581B2 (ja) * 2002-01-17 2007-01-10 松下電器産業株式会社 組電池システム
JP3975798B2 (ja) * 2002-03-25 2007-09-12 トヨタ自動車株式会社 組電池の異常検出装置および異常検出方法
JP3879598B2 (ja) * 2002-06-24 2007-02-14 日産自動車株式会社 組電池の容量調整装置および方法
CN2594805Y (zh) * 2002-12-31 2003-12-24 青岛经济技术开发区创统科技发展有限公司 蓄电池组在线检测装置
WO2005015252A1 (ja) * 2003-06-27 2005-02-17 The Furukawa Electric Co., Ltd. 蓄電池の劣化判定方法、二次電池の内部インピーダンス測定方法、二次電池の内部インピーダンス測定装置、二次電池劣化判定装置及び電源システム
JP4283615B2 (ja) * 2003-08-14 2009-06-24 パナソニックEvエナジー株式会社 二次電池の電圧補正方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置
US7449891B2 (en) * 2003-10-14 2008-11-11 General Motors Corporation Managing service life of a battery
FR2862813B1 (fr) * 2003-11-20 2006-06-02 Pellenc Sa Procede de chargement equilibre d'une batterie lithium-ion ou lithium polymere
JP4744859B2 (ja) * 2004-12-13 2011-08-10 パナソニック株式会社 電池パック
JP2005195604A (ja) * 2005-02-02 2005-07-21 Toyota Motor Corp 組電池の異常判定装置および異常判定方法
JP4311363B2 (ja) * 2005-03-17 2009-08-12 トヨタ自動車株式会社 蓄電システムおよび蓄電システムの異常処理方法
JP4631761B2 (ja) * 2005-08-08 2011-02-16 トヨタ自動車株式会社 パワートレイン用の電池寿命予知装置及び電池寿命警告装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2088445A4 (en) 2013-03-06
CN101542306B (zh) 2011-11-30
JP2008134060A (ja) 2008-06-12
EP2088445A1 (en) 2009-08-12
CN101542306A (zh) 2009-09-23
US20100057385A1 (en) 2010-03-04
WO2008065910A1 (en) 2008-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5179047B2 (ja) 蓄電装置の異常検出装置、蓄電装置の異常検出方法及びその異常検出プログラム
JP5248764B2 (ja) 蓄電素子の異常検出装置、蓄電素子の異常検出方法及びその異常検出プログラム
JP5106272B2 (ja) 劣化判定回路、電源装置、及び二次電池の劣化判定方法
JP4668306B2 (ja) 二次電池の寿命推定装置および二次電池の寿命推定方法
JP5515524B2 (ja) 二次電池の劣化状態判別システム、および二次電池の劣化状態判別方法
WO2010047046A1 (ja) 故障診断回路、電源装置、及び故障診断方法
KR101547005B1 (ko) 배터리 잔존 용량 추정 장치 및 방법
JP2010098866A (ja) 不均衡判定回路、不均衡低減回路、電池電源装置、及び不均衡判定方法
US20120161709A1 (en) Secondary-battery control apparatus
EP2058891B1 (en) Charging control device for a storage battery
KR101500547B1 (ko) 배터리 셀의 충전량 밸런싱 장치 및 방법
JP5619744B2 (ja) 蓄電デバイスの状態検知方法及びその装置
JP2015040832A (ja) 蓄電システム及び蓄電装置の満充電容量推定方法
JP2010200574A (ja) 自己診断回路、及び電源装置
WO2008072436A1 (ja) 二次電池の劣化判定装置及びバックアップ電源
WO2010010662A1 (ja) 不均衡判定回路、電源装置、及び不均衡判定方法
JP2013236492A (ja) 電池モジュール、及び電池管理システム
JP2011053097A (ja) 放電管理回路、及び電池パック
KR20180116988A (ko) 자동차용 lfp 전지의 soc 산출 시스템 및 방법
JP2004271342A (ja) 充放電制御システム
JP2009296699A (ja) 充電制御回路、電源装置、及び充電制御方法
JP2009300362A (ja) Soc算出回路、充電システム、及びsoc算出方法
JP2014153130A (ja) 充電状態判定装置、充電状態判定方法および電力供給システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091120

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20121026

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121219

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130109

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5179047

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150