JP6144677B2 - 二次電池システム及び二次電池故障検出システム - Google Patents

Description

本発明は、多数の二次電池が筐体に収容されてなる２以上のモジュールのうち、少なくとも活物質が漏洩しているモジュールを特定する二次電池システム及び二次電池故障検出システムに関する。

一般に、電力系統の周波数調整、電力系統の需用電力と供給電力の調整は、系統内の複数の発電機や蓄電池等により実施される。また、自然エネルギー発電装置からの発電電力と計画出力電力との差の調整や、自然エネルギー発電装置からの発電電力の変動緩和も、複数の発電機や蓄電池等により実施される場合が多い。蓄電池は、一般的な発電機に比べて、高速に出力電力を変更することができ、電力系統の周波数調整、自然エネルギー発電装置からの発電電力と計画出力電力との差の調整、電力系統の需用電力と供給電力の調整に有効である。

そして、電力系統に接続される高温動作型の蓄電池として、例えばナトリウム−硫黄電池（以下、ＮａＳ電池と記す）が挙げられる。このＮａＳ電池は、活物質である金属ナトリウム及び硫黄が固体電解質管により隔離収納された構造の高温二次電池であり、約３００℃の高温に加熱されると、溶融された両活物質の電気化学反応により、所定のエネルギーが発生する。そして、通常、ＮａＳ電池は、複数の単電池を立設集合し、相互に接続したモジュールの形で用いられている。すなわち、モジュールは、複数の単電池を直列に接続した回路（ストリング）を、並列に接続してブロックを構成し、さらに該ブロックを少なくとも２以上直列に接続した上で断熱容器に収容した構造を有する。

このようなモジュールの故障を検出する方法としては、各ブロックの放電深度を比較することにより、電池の故障を検出する方法が開示されている（例えば特開平３−１５８７８１号公報参照）。この方法は、モジュールを構成するブロック毎に電池の故障の有無を判断するため、ブロックを構成する個々のＮａＳ単電池毎に故障を検出する方法と比較して、装置が複雑化せず、また、製造コストも低減できる点において好適な故障検出方法である。

ところで、単電池の故障ひいてはモジュールの故障の要因は、単電池の内部短絡又は外部短絡と考えられる。

単電池の外部短絡は、単電池内の活物質の漏洩による外部短絡ループの形成が挙げられる。単電池の内部短絡はベータ管の破損等による短絡が挙げられる。

これら単電池の外部短絡及び内部短絡は、上述したブロック毎の電圧変化を把握することで検出することができるが、短絡による電圧変化は、急激ではなく、比較的長い期間にわたって徐々に行われるため、検出精度が低いと、故障が発生した際の初動行為が遅延するというリスクがある。そこで、電圧変化の検出精度を高めることが考えられるが、電圧変化を検出する手法とは異なった手法での故障検出手法の提案が望まれている。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、複数のモジュールからそれぞれ筐体内のガス（雰囲気）を取り出して、ガスに含まれる活物質を検出することで、活物質が漏洩しているモジュールを簡単に特定することができる二次電池システム及び二次電池故障検出システムを提供することを目的とする。

［１］ 第１の本発明に係る二次電池システムは、多数の二次電池の単電池が筐体に収容されてなる２以上のモジュールと、２以上の前記モジュールのうち、少なくとも活物質が漏洩しているモジュールを特定する監視部と、２以上の前記モジュールと前記監視部との間に配管された主導管と、各前記モジュールに対応してそれぞれ少なくとも１つ取り付けられた複数の副導管と、各前記副導管に対応して設けられ、対応する副導管と前記主導管との連通を開閉する複数の電磁弁とを有し、前記監視部は、前記主導管に接続され、前記主導管に導入された副導管からのガスを前記監視部に引き込むポンプと、前記主導管を流れるガスに含まれる活物質を検出する活物質検出センサと、前記活物質検出センサからの出力に基づいて活物質が漏洩しているモジュールを特定する故障モジュール特定部と、複数の前記電磁弁の開閉動作を予め設定されたシーケンスに従って実行するシーケンス制御部とを有することを特徴とする。

そして、シーケンス制御部は、予め設定されたシーケンスに従って、複数の前記電磁弁の開閉動作を行う。これにより、複数のモジュールにおける各筐体内のガス（雰囲気）が副導管及び電磁弁を通じて主導管に導入される。主導管に導入されたガスは、ポンプによって監視部に引き込まれる。活物質検出センサは、前記主導管を流れるガスに含まれる活物質を検出する。そして、故障モジュール特定部は、前記活物質検出センサからの出力に基づいて活物質が漏洩しているモジュールを特定する。

すなわち、本発明に係るシステムにおいては、電圧変化を検出する手法とは異なる手法で、複数のモジュールからそれぞれ筐体内のガス（雰囲気）を取り出して、ガスに含まれる活物質を検出することで、活物質が漏洩しているモジュールを簡単に特定することができる。

［２］ 第１の本発明において、前記シーケンス制御部は、複数の前記電磁弁を順番に開き、各前記電磁弁を開く時間を一定期間とすることで、前記主導管にそれぞれ異なる前記副導管からのガスを順番に導入し、前記故障モジュール特定部は、前記電磁弁の開動作の切替タイミングに基づいて、前記活物質検出センサからの出力をサンプリングすることで、前記副導管毎の検出値を得るようにしてもよい。

［３］ この場合、前記シーケンス制御部は、前記故障モジュール特定部が、サンプリングした前記検出値が、排気を必要とする排気要求設定値以上であると検知した段階、又は過去のサンプリング（検出値）から連続的に平均値を求め、該平均値が＋１σ（標準偏差）以上を検知した段階で、以下の動作を行うようにしてもよい。

（１） 複数の前記電磁弁を順番に開く動作を一時中断して全ての前記電磁弁を閉じる。
（２） 前記主導管に基準ガスを導入して前記主導管内のガスを排気する。
（３） 前記電磁弁を順番に開く動作を再開する。

［４］ また、前記故障モジュール特定部は、全ての前記副導管に対応する検出値のうち、予め設定された規定値以上の検出値に対応する副導管が取り付けられたモジュールを、活物質が漏洩しているモジュールとして特定するようにしてもよい。

［５］ あるいは、前記故障モジュール特定部は、全ての前記副導管に対応する検出値のうち、１つの検出値を抽出し、抽出した検出値と、その他の検出値と比較して偏差を算出し、前記偏差が設定範囲外である場合に、比較した検出値のうち、高い検出値に対応する副導管が取り付けられたモジュールを、活物質が漏洩しているモジュールとして特定する処理を順番に行うようにしてもよい。

［６］ また、前記一定期間内に、少なくとも２つの前記電磁弁が共に開いている期間が存在することが好ましい。

［７］ 前記監視部は、前記主導管を流れるガスから少なくとも水分を除去するドレンタンクを有することが好ましい。

［８］ 第１の本発明において、所定個数の前記モジュールが直列接続されて構成された２以上のモジュール列の各前記モジュール列に対応して設置され、それぞれ前記所定個数に対応する個数の前記電磁弁を有するバルブステーションを有し、前記シーケンス制御部は、前記監視部に設置されたメイン制御部と、各前記モジュール列に対応して設置され、前記メイン制御部からの指令信号に基づいて、対応する前記バルブステーションの前記電磁弁を制御するリモート制御部とを有するようにしてもよい。

［９］ また、１つの前記モジュール当たりに、２つの前記副導管が取り付けられていてもよい。

［１０］ 前記モジュールの前記筐体は、多数の前記単電池を収納する箱体と、該箱体の上面開口を閉塞する蓋体とを有し、２つの前記副導管は、前記箱体の底部であって、且つ、収納された多数の前記単電池による電池構成体を間に挟むように互いに離間した位置を基点として外部に配管されていてもよい。

［１１］ 前記モジュールは、２以上のブロックが直列接続されて構成され、前記ブロックは、２以上の前記単電池が直列接続した２以上の回路が並列に接続されて構成されていてもよい。

［１２］ 第１の本発明において、各前記モジュールに対応して設置されたブロック特定部を有し、前記ブロック特定部は、対応する前記モジュールに含まれる全ブロックの放電末の開放電圧値を検出し、検出した前記開放電圧値に基づいて、故障したブロックを特定し、前記故障モジュール特定部は、複数の前記モジュールのうち、前記故障したブロックを含むモジュールを活物質が漏洩しているモジュールとして特定するようにしてもよい。

［１３］ あるいは、所定個数の前記モジュールが直列接続されて構成されたモジュール列を２以上と、各前記モジュール列に対応して設置されたブロック特定部とを有し、前記ブロック特定部は、対応する前記モジュール列に含まれる全ブロックの放電末の開放電圧値を検出し、検出した前記開放電圧値に基づいて、故障したブロックを特定し、前記故障モジュール特定部は、複数の前記モジュールのうち、前記故障したブロックを含むモジュールを活物質が漏洩しているモジュールとして特定するようにしてもよい。

［１４］ この場合、前記ブロック特定部は、検出した前記開放電圧値のうち、予め設定された規定電圧値以下の開放電圧値に対応するブロックを故障したブロックとして特定するようにしてもよい。

［１５］ あるいは、前記ブロック特定部は、検出した前記開放電圧値のうち、１つの開放電圧値を抽出し、抽出した開放電圧値と、その他の開放電圧値と比較して偏差を算出し、前記偏差が設定範囲外である場合に、比較した電圧値のうち、低い電圧値に対応するブロックを、故障したブロックとして特定する処理を順番に行うようにしてもよい。

［１６］ 第２の本発明に係る二次電池故障検出システムは、多数の二次電池の単電池が筐体に収容されてなる２以上のモジュールのうち、少なくとも活物質が漏洩しているモジュールを特定する監視部と、２以上の前記モジュールと前記監視部との間に配管された主導管と、各前記モジュールに対応してそれぞれ少なくとも１つ取り付けられた複数の副導管と、各前記副導管に対応して設けられ、対応する副導管と前記主導管との連通を開閉する複数の電磁弁とを有し、前記監視部は、前記主導管に接続され、前記主導管に導入された副導管からのガスを前記監視部に引き込むポンプと、前記主導管を流れるガスに含まれる活物質を検出する活物質検出センサと、前記活物質検出センサからの出力に基づいて活物質が漏洩しているモジュールを特定する故障モジュール特定部と、複数の前記電磁弁の開閉動作を予め設定されたシーケンスに従って実行するシーケンス制御部とを有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明に係る二次電池システム及び二次電池故障検出システムによれば、複数のモジュールからそれぞれ筐体内のガス（雰囲気）を取り出して、ガスに含まれる活物質を検出することで、活物質が漏洩しているモジュールを簡単に特定することができる。

本実施の形態に係る二次電池システム及び二次電池故障検出システムを示す構成図である。 図２Ａはモジュールの構成を示す断面図であり、図２Ｂはモジュールの構成を一部破断して示す上面図である。 図２Ａに示すモジュールの一部を拡大して示す断面図である。 モジュールに含まれる電池構成体を示す等価回路図である。 制御機器の構成を示すブロック図である。 制御機器の電圧計測部の構成を示す回路図である。 副導管電磁弁の切替動作（開閉動作）を示すタイムチャートである。 シーケンス制御部のメイン制御部の処理動作を示すフローチャートである。 シーケンス制御部のリモート制御部の処理動作、特に、副導管から主導管にガスを順番に導入する処理動作を示すフローチャートである。 故障モジュール特定部の処理動作、特に、サンプリング処理動作を示すフローチャートである。 変形例に係る故障検出システムの制御機器の構成を示すブロック図である。 変形例に係る故障検出システムの電圧計測部の構成を示すブロック図である。

以下、本発明に係る二次電池システム及び二次電池故障検出システムを例えばＮａＳ電池に適用した実施の形態例を図１〜図１２を参照しながら説明する。

先ず、本実施の形態に係る二次電池システム１０は、図１に示すように、多数の二次電池の単電池１２（図２参照）が筐体１４に収容されてなる２以上のモジュール１６を有する。具体的には、本実施の形態では、所定個数（図１の例では４つ）のモジュール１６が直列接続されて構成されたモジュール列１８を２以上有する。各モジュール列１８は、それぞれ対応する架台２０に設置されている。

ここで、モジュール１６の構造、特に、筐体１４の構造について図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら説明する。

筐体１４は、断熱容器であって、上面開口の箱体２２と、下面開口の蓋体２４とによって構成されている。

箱体２２は、例えばステンレスからなる板材によって構成し、それ自体が中空部を有する箱状に形成されている。中空部は、気密的に封止された密閉空間であり、図示されない真空バルブによって、中空部と外部空間とが連通し得る構造となっている。中空部には、ガラス繊維を接着剤で板状に固化させた多孔質の真空断熱ボード２６を装填して、箱体２２を真空断熱構造とした。

蓋体２４は、箱体２２と同様に例えばステンレスからなる板材によって構成し、その内面側（下面側）に、必要最小限の断熱性を得るための断熱材層２７（図３参照）を配置し、中空部２８に少なくとも２以上の脱着可能な断熱板３０を積層充填することにより、蓋体２４（上面）のみを大気断熱構造にして、且つ、筐体１４の上面からの放熱量を制御可能にした。

なお、箱体２２の内部底面には、図３に示すように、緩衝材３２、ヒータ３４、補強板３６、電気絶縁用のマイカシート３８を積層して敷設した。ヒータ３４は箱体２２の１つの側面にも設置される。

筐体１４には、箱体２２と蓋体２４とによって形成される内部空間４０に、多数の単電池１２によって形作られた１つの電池構成体４２を立てた状態で収納した。単電池１２の破損、異常加熱、あるいは活物質の漏洩等に対応できるように、図示しないが、消火砂として珪砂を箱体２２と電池構成体４２との間隙に充填した。

電池構成体４２は、図４に示すように、２以上のブロック４４が直列接続されて構成され、各ブロック４４は、２以上の単電池１２が直列接続した２以上の回路（ストリング４６）が並列に接続されて構成されている。例えば８つの単電池１２を直列接続して１つのストリング４６を構成し、１２個のストリング４６を並列に接続して、１つのブロック４４を構成し、４つのブロック４４を直列に接続して１つの電池構成体４２を構成する等が挙げられる。

また、図１に示すように、各モジュール列１８に対応してそれぞれ制御機器４８が設置されている。各制御機器４８は、架台２０内に設けられ、主に計測制御部５０とヒータ駆動部５２とを有する。計測制御部５０は、図５に示すように、モジュール１６毎に作動温度Ｔ及び作動電圧Ｖを計測する温度計測部５４及び電圧計測部５６と、複数のモジュール１６が直列に接続されたモジュール列１８の電流を、電流計測線５８を介して計測する電流計測部６０と、これら温度計測部５４、電圧計測部５６及び電流計測部６０からの計測結果に基づいて、放電カットオフ電圧や充電カットオフ電圧等を求める演算部６２と、外部との信号の送受を行うインターフェイス６４とを有する。

温度計測部５４は、例えば、各モジュール１６に設置された図示しない温度センサから温度計測線６６を通じて送られてくる検出値に基づいて、モジュール１６毎の作動温度Ｔを計測する。温度センサとしては、例えば熱電対によるもの、温度による電気抵抗変化を利用するもの等が挙げられる。温度計測部５４は、モジュール１６毎にヒータ３４と対応した各部分を計測可能であることが好ましい。すなわち、モジュール１６毎にヒータ３４が底面用ヒータと側面用ヒータとからなるときには、各モジュール１６の底面部分及び側面部分の温度を計測できることが好ましい。図１及び図５では、温度計測線６６を各モジュール１６に対応してそれぞれ１本ずつ配線した例を示してあるが、各モジュール１６に複数の温度センサを設置するのであれば、各モジュール１６に対して複数の温度計測線６６が配線される。

電圧計測部５６は、モジュール１６内の各ブロック４４毎に電圧を計測できることが好ましい。精度よく計測が可能となり、過充電又は過放電を確実に避けることができるからである。

電圧計測部５６の回路構成としては、例えば１つのモジュールに対応した回路構成を示すと、図６に示すように、直列接続された４つのブロック４４（第１ブロック４４Ａ〜第４ブロック４４Ｄ）の両端（一端及び他端）並びに各ブロック４４間の接点に接続される５本の電圧計測線６８と、各電圧計測線６８に対応して直列接続されたヒューズ７０と、電圧計測の際に連動してオンとされるリレー７２と、ブロック単位に信号線を選択するスイッチ回路ＳＷ（第１スイッチ回路ＳＷ１〜第５スイッチ回路ＳＷ５）と、ブロック単位に供給される信号を整流してほぼ直流の電圧信号に変換する整流器７４と、整流器７４からの電圧信号を例えば１２ビットのデジタル信号（ブロック単位の電圧値）に変換する差動Ａ／Ｄ変換器７６と、所定の絶縁耐圧を確保しつつ差動Ａ／Ｄ変換器７６からのデジタル信号を演算部６２へ伝送するデジタル信号用のフォトカプラアレイ７８と、符号ビット用のフォトカプラ８０と、リレー７２及びスイッチ回路ＳＷのオン／オフを制御し、スイッチ回路ＳＷの切替タイミングに応じた信号を演算部６２に出力するスイッチング制御回路８２とを有する。各スイッチ回路ＳＷは、例えばアバランシェ形ダイオードが逆並列で内蔵された電力用金属酸化半導体電界効果トランジスタにて構成することができる。

例えば第１ブロック４４Ａ〜第４ブロック４４Ｄの各電圧値を順番に演算部６２に送る場合は、先ず、リレー７２をオンにし、続いて、第１スイッチ回路ＳＷ１及び第２スイッチ回路ＳＷ２を共にオンにする。この切替タイミングが演算部６２に伝達され、演算部６２からＡ／Ｄ変換器７６に「正」の符号ビットを示す信号を、フォトカプラ８０を介して伝達する。第１スイッチ回路ＳＷ１及び第２スイッチ回路ＳＷ２がオンになることによって、第１ブロック４４Ａの両端電圧が整流器７４を介してＡ／Ｄ変換器７６に供給され、そのままデジタル信号に変換されて、フォトカプラアレイ７８を介して演算部６２に送られる。

その後、第２スイッチ回路ＳＷ２のオンを維持しながら、第１スイッチ回路ＳＷ１をオフにし、第３スイッチ回路ＳＷ３をオンにする。この切替タイミングが演算部６２に伝達され、演算部６２からＡ／Ｄ変換器７６に今度は「負」の符号ビットを示す信号を、フォトカプラ８０を介して伝達する。第２スイッチ回路ＳＷ２及び第３スイッチ回路ＳＷ３がオンであることから、今度は第２ブロック４４Ｂの両端電圧が整流器７４を介してＡ／Ｄ変換器７６に供給され、デジタル信号に変換された後、符号が反転（正の電圧値に変換）されて、フォトカプラアレイ７８を介して演算部６２に送られる。以下同様にして、第３ブロック４４Ｃ及び第４ブロック４４Ｄの各両端電圧がそれぞれデジタル信号に変換されて演算部６２に送られる。

図６に示す回路構成は、説明を簡単にするために、１つのモジュール１６に対応した回路構成を示したが、本実施の形態に示すように、２以上のモジュール１６が直列接続された１つのモジュール列１８に対応させる場合は、１つのモジュール列１８に含まれるモジュール１６の個数に１つのモジュール１６に含まれるブロック４４の個数を乗算した個数のヒューズ７０、リレー７２及びスイッチ回路ＳＷをそれぞれ接続し、リレー７２をモジュール単位にオン／オフ制御し、スイッチ回路ＳＷをブロック単位にオン／オフ制御すればよい。

なお、上述した温度計測部５４においても、電圧計測部５６と同様のＡ／Ｄ変換器７６及びフォトカプラアレイ７８等を接続することが好ましい。

一方、ヒータ駆動部５２は、図１及び図５に示すように、通常数ｋＷ程度であるヒータ３４（負荷）に流れる電流に耐え得る容量の、例えば半導体素子からなるリレーを有し、そのリレーによって各ヒータ電源線８４を接続／遮断し、各ヒータ３４に供給されるヒータ電力を供給／停止することができるようになっている。ヒータ短絡時の機器、電線を保護するためリレーと直列にヒューズを設けることが好ましい。

計測制御部５０において、温度計測部５４、電圧計測部５６及び電流計測部６０により計測された温度、電圧及び電流の各計測値（データ）は、演算部６２に取り込まれると共に、インターフェイス６４及び外部電線（ネットワークを含む）を通じて例えば遠隔の監視機器に送信される。

演算部６２は、放電時は、温度計測部５４と電流計測部６０により計測された作動温度Ｔ及び放電電流Ｉ_dと、モジュール内部抵抗Ｒ、温度係数Ｋ_t（作動温度Ｔにより変動）から、放電カットオフ電圧Ｖ_Lを下記演算式（１）、
Ｖ_L＝Ｖ_o×ｎ−Ｉ_d×Ｒ×Ｋ_t …（１）
により求め、電圧計測部５６により計測された作動電圧Ｖとの比較を行う。ここで、Ｖ_oは陰極のナトリウムが欠乏する直前の単電池１２の開路電圧を指し、概ね１．８２Ｖであり、ｎは、ブロック４４に含まれる単電池１２の数である。

そして、下記関係式（２）式が成立すると放電完了（放電末）と判断し、単電池１２の放電を終了させる。
Ｖ_L＞Ｖ …（２）

また、充電時は、電流計測部６０で計測された充電電流Ｉ_cとモジュール内部抵抗Ｒより、充電カットオフ電圧Ｖ_Hを次の演算式（３）、
Ｖ_H＝（Ｖ_I＋α）×ｎ−Ｉ_c×Ｒ …（３）
により求め、電圧計測部５６により計測された作動電圧Ｖとの比較を行う。ここで、Ｖ_Iは充電末の単電池１２の開路電圧を指し、概ね２．０７５Ｖであり、ｎは、ブロック４４に含まれる単電池１２の数である。また、αは充電末に発生する分極抵抗分を示し、概ね０．０５〜０．１５Ｖである。すなわち、充電カットオフ電圧Ｖ_Hは、ＮａＳ電池として理論上の充電末開路電圧に分極抵抗分を見込んだ電圧を示す。

そして、下記関係式（４）式が成立すると、充電末と判断し、単電池１２の充電を終了させる。
Ｖ_H＜Ｖ …（４）

計測した温度、電圧及び電流の各計測値によっては、充電もしくは放電の禁止あるいは停止の判断等を行い、ＮａＳ電池をより安定に運転する。

計測制御部５０は、予め設定され、例えば演算部６２に記憶されたタイムスケジュールに従い、ヒータ駆動部５２へヒータ毎のヒータ制御信号を出力する。

ヒータ駆動部５２は、計測制御部５０から受け取ったヒータ制御信号（例えば接点信号）に従い、ヒータ電源線８４を介して各ヒータ３４に供給されるヒータ電力を供給／停止することによって、各ヒータ３４をオン／オフ制御する。本例においては、図示しないが、ヒータ３４は、それぞれを独立して制御可能な底面用ヒータと側面用ヒータから構成され、モジュール１６毎にそれぞれ配置される。

各底面用ヒータ及び各側面用ヒータは、オン時間とオフ時間を同じくする周期を繰り返すと共に、１／６周期ずつ位相をずらして作動する。このヒータ制御によって、ＮａＳ電池の作動温度が所望の温度範囲に保たれ得ると共に、三相３線式交流電源の２線間の消費電力が概ね均衡する。

各計測部により計測された作動温度、作動電圧、放流電流等の計測値、また、演算部６２によって判断され得るＮａＳ電池の状態（放電完了等）の信号、さらには、上記計測値が予め計測制御部５０に入力された種々の設定値、あるいは固定値と演算部６２によって比較された結果の信号、例えば「温度高」等の異常信号は、架台２０に設けられた表示機器（図示しない）に表示されると共に、そのまま外部信号として遠隔の監視機器等に送信される。

そして、本実施の形態に係る二次電池システム１０は、上述した２以上のモジュール列１８や２以上の制御機器４８に加えて、以下に示す二次電池故障検出システム１００を有する。

故障検出システム１００は、図１に示すように、二次電池システム１０に設置された２以上のモジュール１６のうち、少なくとも活物質が漏洩しているモジュール１６を特定する監視部１０２と、２以上のモジュール１６と監視部１０２との間に配管された主導管１０４と、各モジュール１６に対応してそれぞれ少なくとも１つ取り付けられた複数の副導管１０６と、各副導管１０６に対応して設けられ、対応する副導管１０６と主導管１０４との連通を開閉する複数の副導管電磁弁ＳＶとを有する。

監視部１０２は、主導管１０４に接続され、主導管１０４に導入された副導管１０６からのガスを監視部１０２に引き込むポンプ１１０と、主導管１０４を流れるガスに含まれる活物質を検出する活物質検出センサ１１２（この例ではＳＯ₂センサ）と、活物質検出センサ１１２の上流側に設置され、主導管１０４を流れるガスから少なくとも水分を除去して、活物質検出センサ１１２での結露を防止するドレンタンク１１４と、活物質検出センサ１１２からの出力に基づいて活物質が漏洩しているモジュール１６を特定する故障モジュール特定部１１６と、複数の副導管電磁弁ＳＶの開閉動作を予め設定されたシーケンスに従って実行するシーケンス制御部１１８のメイン制御部１２０とを有する。

本実施の形態では、１つのモジュール１６当たりに、２つの副導管１０６が取り付けられている。複数のモジュール列１８は、監視部１０２から最も遠いモジュール列が例えば第１モジュール列１８（１）で、監視部１０２に向かって第２モジュール列１８（２）・・・第ｎモジュール列１８（ｎ）（ｎ＝３、４・・・）となっている。もちろん、監視部１０２から最も近い順に、第１モジュール列１８（１）、第２モジュール列１８（２）・・・第ｎモジュール列１８（ｎ）としてもよい。

各モジュール１６に対して取り付けられる２つの副導管１０６は、図２Ａに示すように、箱体２２の底部であって、且つ、電池構成体４２を間に挟むように互いに離間した位置を基点として外部に配管されている。活物質を含むガス（この例では、ＳＯ₂ガス）は、空気（基準ガス）よりも重い。そのため、単電池１２の活物質が漏洩していれば、活物質を含むガスは箱体２２の底部に滞留することになる。従って、副導管１０６の基点（開口）を箱体２２の底部に設置することで、活物質を含むガスを、確実に副導管１０６を通じて主導管１０４に導くことができる。

また、本実施の形態では、各モジュール列１８に対応してバルブステーション１２２とリモート制御部１２４とが設置されている。

各バルブステーション１２２は、副導管１０６の本数と同じ個数の副導管電磁弁ＳＶを有する。つまり、各副導管１０６は、それぞれ対応する副導管電磁弁ＳＶを介して主導管１０４に接続されることになる。

主導管１０４は、各バルブステーション１２２に対応して設置された複数の導管１２８（第１導管１２８（１）、第２導管１２８（２）・・・第ｎ導管１２８（ｎ））と、各導管１２８を連結する連結管１３０とを有する。また、各導管１２８の終端には、それぞれ主導管電磁弁ＭＶが接続されている。そのうち、第１モジュール列１８（１）に対応する第１導管１２８（１）の終端に接続された主導管電磁弁ＭＶ１は基準ガス（外部の空気）を導入するための電磁弁である。その他の導管１２８の終端に接続された主導管電磁弁ＭＶは、それぞれ１つ前の導管１２８からのガスを導入するための電磁弁である。さらに、第ｎ導管１２８（ｎ）とドレンタンク１１４との間には、主導管１０４からのガスを監視部１０２に導入するための電磁弁ＨＶが接続されている。

各リモート制御部１２４は、メイン制御部１２０からの指令信号に基づいて、対応するバルブステーション１２２の複数の副導管電磁弁ＳＶ及び主導管電磁弁ＭＶの開閉動作を制御する。なお、電磁弁ＨＶの開閉動作は、第ｎモジュール列１８（ｎ）のリモート制御部１２４がメイン制御部１２０からの指令信号に基づいて制御する。

各リモート制御部１２４は、対応するバルブステーション１２２の複数の副導管電磁弁ＳＶを順番に開き、各副導管電磁弁ＳＶを開く時間を一定時間とすることで、主導管１０４にそれぞれ異なる副導管１０６からのガスを順番に導入する。

ここで、各リモート制御部１２４による副導管電磁弁ＳＶの切替制御について図７のタイムチャートを参照しながら説明する。

先ず、リモート制御部１２４は、メイン制御部１２０からの故障検出指令信号Ｓａの入力に基づいて１番目の副導管電磁弁ＳＶ１を開き、１番目の副導管１０６に対応するモジュール１６からのガスを主導管１０４に導入する。所定期間Ｔａが経過した時点で２番目の副導管電磁弁ＳＶ２を開き、２番目の副導管１０６に対応するモジュール１６からのガスを主導管１０４に導入する。１番目の副導管電磁弁ＳＶ１を開いた時点から一定期間Ｔｂ（Ｔｂ＞Ｔａ）が経過した時点で１番目の副導管電磁弁ＳＶ１を閉じる。従って、第２番目の副導管電磁弁ＳＶ２が開いてから第１番目の副導管電磁弁ＳＶ１が閉じるまで一定期間Ｔｃにかけて、２つの副導管電磁弁ＳＶ１及びＳＶ２が共に開いた状態になる。これは、１番目の副導管電磁弁ＳＶ１を閉じた後に、２番目の副導管電磁弁ＳＶ２を開くと、ポンプ１１０に過負荷がかかり、過電流が流れることになる。副導管電磁弁ＳＶの切り替え回数が多いと、それだけ、ポンプ１１０に負担がかかり、故障の要因となる。そこで、一定期間Ｔｃにわたって複数の副導管電磁弁ＳＶを開きながら順次開閉を切り替えることで、ポンプ１１０への負荷が軽減されるため、好ましい。また、ある程度の時間差（所定期間Ｔａ）を置いて副導管電磁弁ＳＶを順番に開くことから、ポンプ１１０による引き込みとも相俟って主導管１０４には副導管電磁弁ＳＶを開いた順番でガスが導入され、活物質検出センサ１１２に到達することになる。

そして、２番目の副導管電磁弁ＳＶ２を開いた時点から所定期間Ｔａが経過した時点で３番目の副導管電磁弁ＳＶ３を開き、３番目の副導管１０６に対応するモジュール１６からのガスを主導管１０４に導入する。以下同様にして、バルブステーション１２２の複数の副導管電磁弁ＳＶを順番に開き、各副導管電磁弁ＳＶを開く時間を一定期間Ｔａとすることで、主導管１０４にそれぞれ異なる副導管１０６からのガスを順番に導入する。そして、８番目の副導管電磁弁ＳＶ８を閉じた段階で、一巡完了信号Ｓｂを出力する。

メイン制御部１２０は、リモート制御部１２４からの一巡完了信号Ｓｂの入力に基づいて、今度は、次のリモート制御部１２４に故障検出指令信号Ｓａを出力する。当該次のリモート制御部１２４は、メイン制御部１２０からの故障検出指令信号Ｓａの入力に基づいて、上述と同様にして、バルブステーション１２２の複数の副導管電磁弁ＳＶを順番に開き、各副導管電磁弁ＳＶを開く時間を一定期間Ｔａとすることで、主導管１０４にそれぞれ異なる副導管１０６からのガスを順番に導入する。

図７の例では、２つの副導管電磁弁ＳＶを重複して開くようにしたが、３つ以上の副導管電磁弁ＳＶを重複して開くようにしてもよい。

一方、故障モジュール特定部１１６は、複数の副導管電磁弁ＳＶの開動作の切替タイミングに基づいて、活物質検出センサ１１２からの出力をサンプリングすることで、副導管１０６毎の検出値を得る。実際には、複数のバルブステーション１２２が１つの主導管１０４に接続されていることから、各バルブステーション１２２から主導管１０４に導入されたガスが活物質検出センサ１１２に到達するまでの時間（遅延時間）は、各バルブステーション１２２毎に異なる。従って、故障モジュール特定部１１６は、各バルブステーション１２２毎の遅延時間を考慮して上述のサンプリングを行う。

そして、故障モジュール特定部１１６は、全ての副導管１０６に対応する検出値のうち、予め設定された規定値以上の検出値に対応する副導管１０６が取り付けられたモジュール１６を、活物質が漏洩しているモジュール１６として特定する。

あるいは、故障モジュール特定部１１６は、全ての副導管１０６に対応する検出値のうち、１つの検出値を抽出し、抽出した検出値と、その他の検出値と比較して偏差を算出し、偏差が設定範囲外である場合に、比較した検出値のうち、高い検出値に対応する副導管１０６が取り付けられたモジュール１６を、活物質が漏洩しているモジュール１６として特定する処理を順番に行う。

次に、故障検出システム１００の処理動作の一例について図８〜図１０を参照しながら説明する。

最初に、シーケンス制御部１１８のメイン制御部１２０の処理動作について図８のフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、図８のステップＳ１〜Ｓ３において初期動作を行う。すなわち、ステップＳ１において、全てのリモート制御部１２４に対して副導管電磁弁ＳＶを閉じるための弁閉指令信号を出力する。全てのリモート制御部１２４は、該弁閉指令信号の入力に基づいて、副導管電磁弁ＳＶを全て閉じる。ステップＳ２において、全てのリモート制御部１２４に対して主導管電磁弁ＭＶを開くための指令信号を出力する。全てのリモート制御部１２４は、該指令信号の入力に基づいて、主導管電磁弁ＭＶを全て開ける。ステップＳ３において、ポンプ１１０を始動する。これによって、外部の基準ガス（空気）が主導管電磁弁ＭＶを通じて主導管１０４に導入され、ポンプ１１０にて排気される。

次に、ステップＳ４において、カウンタｉの値を初期値「１」にした後、ステップＳ５において、ｉ番目のリモート制御部１２４と故障モジュール特定部１１６に故障検出のための指令信号（故障検出指令信号Ｓａ：図７参照）を出力する。ｉ番目のリモート制御部１２４は該故障検出指令信号Ｓａの入力に基づいて、対応するバルブステーション１２２の複数の副導管電磁弁ＳＶを順番に開き、各副導管電磁弁ＳＶを開く時間を一定期間Ｔａ（図７参照）とすることで、主導管１０４にそれぞれ異なる副導管１０６からのガスを順番に導入する。この詳細は後述する。故障モジュール特定部１１６は、故障検出指令信号Ｓａの入力に基づいて、活物質検出センサ１１２からの検出値のサンプリングを開始する。この動作の詳細についても後述する。

ステップＳ６において、故障モジュール特定部１１６から排気要求があるか否かが判別される。これは、あるモジュール１６から活物質を含むガス（例えばＳＯ₂ガス）が主導管１０４に導入されて活物質検出センサ１１２にて検出された場合、ＳＯ₂ガスの濃度が高いと主導管１０４全体に拡散し、その後のモジュール単位のＳＯ₂ガスの検出に支障を来たす。そこで、故障モジュール特定部１１６は、サンプリングした検出値が主導管１０４の排気を必要とする排気要求設定値以上であった場合、メイン制御部１２０に排気要求信号を出力した後、後述する再開指令信号の入力を待つ。排気要求信号には、検出値が排気要求設定値以上であった副導管電磁弁ＳＶの情報（サンプリング回数）が格納される。副導管電磁弁ＳＶの情報としては、例えばｉ番目のモジュール列１８において今までサンプリングした回数（サンプリング回数）等が挙げられる。

上述の排気要求の判別では、検出値と排気要求設定値とを比較するようにしたが、その他、過去のサンプリング（検出値）から連続的に平均値を求め、該平均値が＋１σ（標準偏差）以上を検知したとき、排気要求信号を出力することが好ましい。つまり、計測誤差で過敏に排気処理をしないことが好ましいため、計測誤差は±１σの範疇に入るであろうから、それ以上のときに排気処理を行う。この場合、排気要求信号には、前記平均値が＋１σ（標準偏差）以上となった時点の副導管電磁弁ＳＶの情報（サンプリング回数）が格納される。

ステップＳ６において、排気要求があると判別された場合は、次のステップＳ７に進み、外部からの基準ガスを導入可能な主導管電磁弁ＭＶを制御するリモート制御部１２４（この例では、監視部１０２から最も遠いリモート制御部１２４）に、基準ガスの導入を指示する指令信号（基準ガス導入指令信号）を出力する。当該リモート制御部１２４は、基準ガス導入指令信号の入力に基づいて、対応する主導管電磁弁ＭＶを開いて、主導管１０４に基準ガスを導入する。続いて、ステップＳ８において、ｉ番目のリモート制御部１２４に、副導管電磁弁ＳＶの開動作を停止するための停止指令信号を出力する。ｉ番目のリモート制御部１２４は、該停止指令信号の入力に基づいて、開状態の副導管電磁弁ＳＶを閉じる。すなわち、ｉ番目のリモート制御部１２４における複数の副導管電磁弁ＳＶを順番に開く動作を一時中断して、全ての副導管電磁弁ＳＶを閉じる。

ステップＳ９において、排気が完了したか否かを判別する。この判別は、排気にかかる所定時間が経過したかどうか、あるいは、活物質検出センサ１１２からの検出値の変動がほぼ一定になったかどうか等によって行うことができる。

排気が完了した段階で、次のステップＳ１０に進み、ｉ番目のリモート制御部１２４と故障モジュール特定部１１６に故障検出のための再開指令信号を出力する。この再開指令信号には、ステップＳ６にて入力された排気要求信号に格納されていた副導管電磁弁ＳＶの情報（サンプリング回数）を格納する。ｉ番目のリモート制御部１２４は該再開指令信号の入力に基づいて、副導管電磁弁ＳＶの開動作を再開する。このとき、検出値が排気を必要とする排気要求設定値以上であった副導管１０６の次の副導管１０６から順番にガスを主導管１０４に導入する。あるいは、前記平均値が＋１σ（標準偏差）以上となった時点の副導管１０６の次の副導管１０６から順番にガスを主導管１０４に導入する。

ステップＳ１１において、ｉ番目のリモート制御部１２４から副導管電磁弁ＳＶの開動作が一巡したことを示す信号（一巡完了信号Ｓｂ：図７参照）の入力があるか否かを判別する。一巡完了信号Ｓｂの入力がなければ、上述したステップＳ６以降の処理を繰り返す。一巡完了信号Ｓｂの入力があった段階で、次のステップＳ１２に進み、今度は、故障モジュール特定部１１６からのｉ番目のモジュール列１８についての検出値のサンプリングが完了したことを示す信号（サンプリング完了信号）の入力を待つ。サンプリング完了信号の入力があった段階で、次のステップＳ１３に進み、カウンタｉの値を＋１更新する。

ステップＳ１４において、全てのリモート制御部１２４に故障検出指令信号を出力したか否かを判別する。この判別は、カウンタｉの値がモジュール列の数Ａを超えたかどうかで行われる。カウンタｉの値がモジュール列の数Ａ以下であれば、上述のステップＳ５以降の処理を繰り返す。カウンタｉの値がモジュール列の数Ａを超えていれば、次のステップＳ１５に進み、メイン制御部１２０に対する終了要求（電源断やメンテナンス要求等）があるか否かが判別される。終了要求がなければ上述のステップＳ１以降の処理を繰り返す。終了要求があった段階で、メイン制御部１２０の処理が終了する。

次に、シーケンス制御部１１８のリモート制御部１２４の処理動作、特に、副導管１０６から主導管１０４にガスを順番に導入する処理動作について図９のフローチャートを参照しながら説明する。従って、メイン制御部１２０の初期動作に対応する処理動作についての説明は省略する。

先ず、図９のステップＳ１０１において、メイン制御部１２０から故障検出指令信号Ｓａの入力を待つ。故障検出指令信号Ｓａの入力があった段階で、次のステップＳ１０２に進み、カウンタｊに初期値「１」を格納する。その後、ステップＳ１０３において、対応する主導管電磁弁ＭＶを閉じる。

そして、ステップＳ１０４において、ｊ番目の副導管電磁弁ＳＶを開いて、ｊ番目の副導管１０６に対応するモジュール１６のガス（雰囲気）を主導管１０４に導入する。その後、ステップＳ１０５において、期間Ｔｂ（図７参照）の経過を待つ。期間Ｔｂが経過した段階で、ステップＳ１０６に進み、カウンタｊの値が副導管１０６の本数Ｂ未満（ｊ＜Ｂ）であるか否かを判別する。カウンタｊの値が本数Ｂ未満であれば、ステップＳ１０７に進み、ｊ＋１番目の副導管電磁弁ＳＶを開いて、ｊ＋１番目の副導管１０６に対応するモジュール１６のガス（雰囲気）を主導管１０４に導入する。

上述のステップＳ１０６において、カウンタｊの値が副導管１０６の本数Ｂと同じであると判別された場合、あるいは、上述のステップＳ１０７での処理が終了した段階で、次のステップＳ１０８に進み、期間Ｔｃの経過（ｊ番目の副導管電磁弁ＳＶを開いた段階から期間Ｔａの経過：図７参照）を待つ。期間Ｔｃが経過した段階で、ステップＳ１０９に進み、ｊ番目の副導管電磁弁ＳＶを閉じる。

次のステップＳ１１０において、メイン制御部１２０から停止指令信号が入力されているか否かを判別する。入力されていれば、ステップＳ１１１に進み、開状態にあるｊ＋１番目の副導管電磁弁ＳＶを閉じる。その後、ステップＳ１１２において、メイン制御部１２０からの再開指令信号の入力を待つ。再開指令信号が入力された段階で、次のステップＳ１１３に進み、カウンタｊの値が副導管１０６の本数Ｂ未満（ｊ＜Ｂ）であるか否かを判別する。カウンタｊの値が本数Ｂ未満であれば、ステップＳ１１４に進み、再開指令信号に格納されている情報（検出値が規定値以上であった副導管の情報（サンプリング回数））を取り出して、カウンタｊに格納する。

上述のステップＳ１１０において停止指令信号が入力されていないと判別された場合、あるいは上述のステップＳ１１３においてカウンタｊの値が本数Ｂと同じであると判別された場合、あるいは上述のステップＳ１１４での処理が終了した段階で、次のステップＳ１１５に進み、カウンタｊの値を＋１更新する。

ステップＳ１１６において、当該リモート制御部１２４が管轄する全ての副導管電磁弁ＳＶについて開動作を終えたか否かを判別する。この判別は、カウンタｊの値が副導管１０６の本数Ｂを超えたかどうかで行われる。カウンタｊの値が本数Ｂ以下であれば、上述のステップＳ１０４以降の処理を繰り返す。カウンタｊの値が副導管の本数Ｂを超えていれば、次のステップＳ１１７に進み、一巡完了信号Ｓｂをメイン制御部１２０に出力する。

その後、ステップＳ１１８において、リモート制御部１２４に対する終了要求（電源断やメンテナンス要求等）があるか否かが判別される。終了要求がなければ上述のステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。終了要求があった段階で、リモート制御部１２４の処理が終了する。

次に、故障モジュール特定部１１６の処理動作、特に、サンプリング処理動作について図１０のフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、図１０のステップＳ２０１において、カウンタｋの値を初期値「１」にする。その後、ステップＳ２０２において、メイン制御部１２０からの故障検出指令信号Ｓａの入力を待つ。入力があった段階で、次のステップＳ２０３に進み、ｋ番目のバルブステーション１２２からのガスが活物質検出センサ１１２に到達するまでの時間（遅延時間）の情報を情報テーブルから読み出す。

ステップＳ２０４において、カウンタｍの値を初期値「１」にする。次いで、ステップＳ２０５において、読み出した遅延時間だけ遅延する。そして、ステップＳ２０６において、活物質検出センサ１１２からの出力をサンプリングしてｋ番目のモジュール列１８におけるｍ番目の副導管１０６からのガスの検出値とし、メモリの所定の記憶領域に順番に記憶する。

ステップＳ２０７において、排気が必要か否かを判別する。具体的には、今回サンプリングして得た検出値が排気を必要とする設定値Ｃ以上であるか否か、あるいは過去のサンプリング（検出値）から連続的に求めた平均値が＋１σ（標準偏差）以上であるかを判別する。検出値が設定値Ｃ以上あるいは前記平均値が＋１σ（標準偏差）以上であれば、主導管１０４全体に濃度の高いＳＯ₂ガスが拡散して、その後の活物質検出センサ１１２での検出精度が劣化することから、ステップＳ２０８において、メイン制御部１２０に排気要求信号を出力する。この排気要求信号には、検出値が設定値Ｃ以上であった副導管１０６の情報（サンプリング回数）、あるいは平均値が＋１σ（標準偏差）以上となった時点の副導管電磁弁ＳＶの情報（サンプリング回数）が格納される。

ステップＳ２０９において、メイン制御部１２０からの再開指令信号の入力を待つ。すなわち、主導管１０４内の排気処理が完了するまで待つ。再開指令信号の入力があった段階で、次のステップＳ２１０に進み、カウンタｍの値を＋１更新する。その後、ステップＳ２０５以降の処理を繰り返す。これは、再開によって、再びｋ番目のバルブステーション１２２のｍ＋１番目の副導管電磁弁ＳＶを介してガスが主導管１０４に導入されることから、再びステップＳ２０５において、所定の遅延時間だけ遅延させる必要があるからである。

一方、上述のステップＳ２０７において、今回サンプリングして得た検出値が設定値Ｃ未満であると判別された場合は、次のステップＳ２１１に進み、カウンタｍの値を＋１更新する。

ステップＳ２１２において、ｋ番目のモジュール列１８における全ての副導管１０６からのガスについてサンプリングを終えたか否かを判別する。この判別は、カウンタｍの値が副導管１０６の本数Ｂを超えたかどうかで行われる。カウンタｍの値が本数Ｂ以下であれば、上述のステップＳ２０６以降の処理を繰り返す。カウンタｍの値が本数Ｂを超えていれば、次のステップＳ２１３に進み、カウンタｋの値を＋１更新する。次いで、ステップＳ２１４において、メイン制御部１２０にサンプリング完了信号を出力する。

ステップＳ２１５において、全てのモジュール列１８（すなわち、全てのモジュール１６）についてサンプリングが終了したか否かを判別する。この判別は、カウンタｋの値がモジュール列の数Ａを超えたかどうかで行われる。カウンタｋの値がモジュール列の数Ａ以下であれば、上述のステップＳ２０２以降の処理を繰り返す。カウンタｍの値がモジュール列の数Ａを超えていれば、次のステップＳ２１６に進み、メモリに記憶した検出値に基づいて、故障しているモジュール１６を特定するための演算を行う。

この演算は、全ての副導管１０６に対応する検出値のうち、予め設定された規定値Ｄ以上の検出値に対応する副導管１０６が取り付けられたモジュール１６を、活物質が漏洩しているモジュール１６として特定する。

あるいは、全ての副導管１０６に対応する検出値のうち、１つの検出値を抽出し、抽出した検出値と、その他の検出値と比較して偏差を算出し、偏差が設定範囲外である場合に、比較した検出値のうち、高い検出値に対応する副導管１０６が取り付けられたモジュール１６を、活物質が漏洩しているモジュール１６として特定する処理を順番に行う。

ステップＳ２１６での演算が終了した段階で、次のステップＳ２１７に進み、故障しているモジュール１６（故障モジュール１６）があるか否かを判別する。故障モジュール１６があれば、次のステップＳ２１８に進み、故障モジュール１６が検出されたことを示す警告を出力する。警告は、故障モジュール１６の番号や故障モジュール１６の作動停止のための準備を促すメッセージ等を遠隔の監視機器のモニタに表示することや、音声出力する等が挙げられる。

そして、ステップＳ２１９において、故障モジュール特定部１１６に対する終了要求（電源断やメンテナンス要求等）があるか否かが判別される。終了要求がなければ上述のステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。終了要求があった段階で、故障モジュール特定部１１６の処理が終了する。

このように、本実施の形態では、シーケンス制御部１１８（メイン制御部１２０及びリモート制御部１２４）は、予め設定されたシーケンスに従って、複数の副導管電磁弁ＳＶの開閉動作を行う。これにより、複数のモジュール１６における各筐体１４内のガス（雰囲気）が副導管１０６及び副導管電磁弁ＳＶを通じて主導管１０４に導入される。主導管１０４に導入されたガスは、ポンプ１１０によって監視部１０２に引き込まれる。活物質検出センサ１１２は、主導管１０４を流れるガスに含まれる活物質を検出する。そして、故障モジュール特定部１１６は、活物質検出センサ１１２からの出力に基づいて活物質が漏洩しているモジュール１６を特定する。すなわち、本実施の形態に係るシステムは、電圧変化を検出する手法とは異なる手法で、複数のモジュール１６からそれぞれ筐体１４内のガス（雰囲気）を取り出して、ガスに含まれる活物質を検出することで、活物質が漏洩しているモジュール１６を簡単に特定することができる。

次に、故障検出システム１００の変形例について図１１及び図１２を参照しながら説明する。この変形例に係る故障検出システム１００ａは、上述した故障検出システム１００とほぼ同様の構成を有するが、図１１に示すように、それぞれモジュール列１８に対応して設置された制御機器４８の計測制御部５０に、ブロック特定部１３６を有する点と、図１２に示すように、差動Ａ／Ｄ変換器７６の分解能を１６ビットにして精度を高めた点で異なる。

ブロック特定部１３６は、対応するモジュール列１８に含まれる全てのブロック４４の放電末の開放電圧値を検出し、検出した開放電圧値に基づいて、故障したブロック４４を特定する。例えばあるブロック４４に含まれる１つの単電池１２が外部短絡又は内部短絡を起こした場合、その分、ブロック４４を構成する他の単電池１２に負荷がかかり、各単電池１２の放電末の開放電圧値が限界とされる開放電圧値（例えば１．８２Ｖ）に近づくこととなる。その結果、当該ブロック４４の放電末の開放電圧値も低くなる。従って、正常な２以上のブロック４４の放電末の開放電圧値を実験等で予め把握し、そのうち、例えば最も低い開放電圧値と限界値との間の任意の電圧値を、規定電圧値として設定する。限界値としては、例えばブロック４４に含まれる単電池１２が全て限界とされる開放電圧値（例えば１．８２Ｖ）とした場合のブロック４４の両端電圧等が挙げられる。

そして、ブロック特定部１３６は、検出した開放電圧値のうち、予め設定された規定電圧値以下の開放電圧値に対応するブロック４４を故障したブロック４４として特定する。

あるいは、検出した開放電圧値のうち、１つの開放電圧値を抽出し、抽出した開放電圧値と、その他の開放電圧値と比較して偏差を算出し、偏差が設定範囲外である場合に、比較した電圧値のうち、低い電圧値に対応するブロック４４を、故障したブロック４４として特定する処理を順番に行う。設定範囲としては、正常な２以上のブロックの放電末の開放電圧値を実験等で予め把握し、そのうち、例えば最も高い開放電圧値と最も低い開放電圧値との偏差＋０．１Ｖ〜偏差＋１．０Ｖの任意の値等が挙げられる。

各ブロック特定部１３６にて特定されたブロック４４の情報（ＩＤ番号、ブロック番号等）は、それぞれインターフェイス６４を介して監視部１０２に向けて送信される。

監視部１０２の故障モジュール特定部１１６は、各制御機器４８のブロック特定部１３６から送信されてきたブロックの情報を受け取り、図示しないメモリに記憶した対応テーブルを参照して、故障のモジュール１６を特定する。対応テーブルとしては、例えばブロック４４のＩＤ番号やブロック番号に対応するモジュール１６の情報（ＩＤ番号、モジュール番号等）が格納されたテーブル等が挙げられる。

この変形例に係る故障検出システム１００ａは、上述した複数のモジュール１６からそれぞれ筐体１４内のガス（雰囲気）を取り出して、ガスに含まれる活物質を検出することで、活物質が漏洩しているモジュールを簡単に特定する手法に加えて、ブロック単位の精度の高い電圧値から内部短絡あるいは外部短絡を起こしている単電池１２を含むモジュール１６を特定することができることから、故障モジュール１６を高精度に特定することができる。

なお、本発明に係る二次電池システム及び二次電池故障検出システムは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims (14)

1. 多数の二次電池の単電池（１２）が筐体（１４）に収容されてなる２以上のモジュール（１６）と、
   ２以上の前記モジュール（１６）のうち、少なくとも活物質が漏洩しているモジュール（１６）を特定する監視部（１０２）と、
   ２以上の前記モジュール（１６）と前記監視部（１０２）との間に配管された主導管（１０４）と、
   各前記モジュール（１６）に対応してそれぞれ少なくとも１つ取り付けられた複数の副導管（１０６）と、
   各前記副導管（１０６）に対応して設けられ、対応する副導管（１０６）と前記主導管（１０４）との連通を開閉する複数の電磁弁（ＳＶ）とを有し、
   前記監視部（１０２）は、
   前記主導管（１０４）に接続され、前記主導管（１０４）に導入された副導管（１０６）からのガスを前記監視部（１０２）に引き込むポンプ（１１０）と、
   前記主導管（１０４）を流れるガスに含まれる活物質を検出する活物質検出センサ（１１２）と、
   前記活物質検出センサ（１１２）からの出力に基づいて活物質が漏洩しているモジュール（１６）を特定する故障モジュール特定部（１１６）と、
   複数の前記電磁弁（ＳＶ）の開閉動作を予め設定されたシーケンスに従って実行するシーケンス制御部（１１８）とを有し、
   前記シーケンス制御部（１１８）は、
   複数の前記電磁弁（ＳＶ）を順番に開き、各前記電磁弁（ＳＶ）を開く時間を一定期間とすることで、前記主導管（１０４）にそれぞれ異なる前記副導管（１０６）からのガスを順番に導入し、
   前記故障モジュール特定部（１１６）は、
   前記電磁弁（ＳＶ）の開動作の切替タイミングに基づいて、前記活物質検出センサ（１１２）からの出力をサンプリングすることで、前記副導管（１０６）毎の検出値を得、
   前記シーケンス制御部（１１８）は、
   前記故障モジュール特定部（１１６）が、サンプリングした前記検出値が排気を必要とする排気要求設定値以上であると検知した段階、又は過去のサンプリング（検出値）から連続的に平均値を求め、該平均値が＋１σ（標準偏差）以上を検知した段階で、以下の動作を行うことを特徴とする二次電池システム。
   （１） 複数の前記電磁弁（ＳＶ）を順番に開く動作を一時中断して全ての前記電磁弁（ＳＶ）を閉じる。
   （２） 前記主導管（１０４）に基準ガスを導入して前記主導管（１０４）内のガスを排気する。
   （３） 前記電磁弁（ＳＶ）を順番に開く動作を再開する。
2. 請求項１記載の二次電池システムにおいて、
   前記故障モジュール特定部（１１６）は、
   全ての前記副導管（１０６）に対応する検出値のうち、予め設定された規定値以上の検出値に対応する副導管（１０６）が取り付けられたモジュール（１６）を、活物質が漏洩しているモジュール（１６）として特定することを特徴とする二次電池システム。
3. 請求項１記載の二次電池システムにおいて、
   前記故障モジュール特定部（１１６）は、
   全ての前記副導管（１０６）に対応する検出値のうち、１つの検出値を抽出し、抽出した検出値と、その他の検出値と比較して偏差を算出し、前記偏差が設定範囲外である場合に、比較した検出値のうち、高い検出値に対応する副導管（１０６）が取り付けられたモジュール（１６）を、活物質が漏洩しているモジュール（１６）として特定する処理を順番に行うことを特徴とする二次電池システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池システムにおいて、
   前記一定期間内に、少なくとも２つの前記電磁弁（ＳＶ）が共に開いている期間が存在することを特徴とする二次電池システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池システムにおいて、
   前記監視部（１０２）は、
   前記主導管（１０４）を流れるガスから少なくとも水分を除去するドレンタンク（１１４）を有することを特徴とする二次電池システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池システムにおいて、
   所定個数の前記モジュール（１６）が直列接続されて構成された２以上のモジュール列（１８）の各前記モジュール列（１８）に対応して設置され、それぞれ前記所定個数に対応する個数の前記電磁弁（ＳＶ）を有するバルブステーション（１２２）を有し、
   前記シーケンス制御部（１１８）は、
   前記監視部（１０２）に設置されたメイン制御部（１２０）と、
   各前記モジュール列（１８）に対応して設置され、前記メイン制御部（１２０）からの指令信号に基づいて、対応する前記バルブステーション（１２２）の前記電磁弁（ＳＶ）を制御するリモート制御部（１２４）とを有することを特徴とする二次電池システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池システムにおいて、
   １つの前記モジュール（１６）当たりに、２つの前記副導管（１０６）が取り付けられていることを特徴とする二次電池システム。
8. 請求項７記載の二次電池システムにおいて、
   前記モジュール（１６）の前記筐体（１４）は、多数の前記単電池（１２）を収納する箱体（２２）と、該箱体（２２）の上面開口を閉塞する蓋体（２４）とを有し、
   ２つの前記副導管（１０６）は、前記箱体（２２）の底部であって、且つ、収納された多数の前記単電池（１２）による電池構成体（４２）を間に挟むように互いに離間した位置を基点として外部に配管されていることを特徴とする二次電池システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の二次電池システムにおいて、
   前記モジュール（１６）は、２以上のブロック（４４）が直列接続されて構成され、
   前記ブロック（４４）は、２以上の前記単電池（１２）が直列接続した２以上の回路が並列に接続されて構成されていることを特徴とする二次電池システム。
10. 請求項１記載の二次電池システムにおいて、
    各前記モジュール（１６）に対応して設置されたブロック特定部（１３６）を有し、
    前記ブロック特定部（１３６）は、対応する前記モジュール（１６）に含まれる全ブロック（４４）の放電末の開放電圧値を検出し、検出した前記開放電圧値に基づいて、故障したブロック（４４）を特定し、
    前記故障モジュール特定部（１１６）は、
    複数の前記モジュール（１６）のうち、前記故障したブロック（４４）を含むモジュール（１６）を活物質が漏洩しているモジュール（１６）として特定することを特徴とする二次電池システム。
11. 請求項１記載の二次電池システムにおいて、
    所定個数の前記モジュール（１６）が直列接続されて構成されたモジュール列（１８）を２以上と、
    各前記モジュール列（１８）に対応して設置されたブロック特定部（１３６）とを有し、
    前記ブロック特定部（１３６）は、対応する前記モジュール列（１８）に含まれる全ブロック（４４）の放電末の開放電圧値を検出し、検出した前記開放電圧値に基づいて、故障したブロック（４４）を特定し、
    前記故障モジュール特定部（１１６）は、
    複数の前記モジュール（１６）のうち、前記故障したブロック（４４）を含むモジュール（１６）を活物質が漏洩しているモジュール（１６）として特定することを特徴とする二次電池システム。
12. 請求項１０又は１１記載の二次電池システムは、
    前記ブロック特定部（１３６）は、
    検出した前記開放電圧値のうち、予め設定された規定電圧値以下の開放電圧値に対応するブロック（４４）を故障したブロック（４４）として特定することを特徴とする二次電池システム。
13. 請求項１０又は１１記載の二次電池システムは、
    前記ブロック特定部（１３６）は、
    検出した前記開放電圧値のうち、１つの開放電圧値を抽出し、抽出した開放電圧値と、その他の開放電圧値と比較して偏差を算出し、前記偏差が設定範囲外である場合に、比較した電圧値のうち、低い電圧値に対応するブロック（４４）を、故障したブロック（４４）として特定する処理を順番に行うことを特徴とする二次電池システム。
14. 多数の二次電池の単電池（１２）が筐体（１４）に収容されてなる２以上のモジュール（１６）のうち、少なくとも活物質が漏洩しているモジュール（１６）を特定する監視部（１０２）と、
    ２以上の前記モジュール（１６）と前記監視部（１０２）との間に配管された主導管（１０４）と、
    各前記モジュール（１６）に対応してそれぞれ少なくとも１つ取り付けられた複数の副導管（１０６）と、
    各前記副導管（１０６）に対応して設けられ、対応する副導管（１０６）と前記主導管（１０４）との連通を開閉する複数の電磁弁（ＳＶ）とを有し、
    前記監視部（１０２）は、
    前記主導管（１０４）に接続され、前記主導管（１０４）に導入された副導管（１０６）からのガスを前記監視部（１０２）に引き込むポンプ（１１０）と、
    前記主導管（１０４）を流れるガスに含まれる活物質を検出する活物質検出センサ（１１２）と、
    前記活物質検出センサ（１１２）からの出力に基づいて活物質が漏洩しているモジュール（１６）を特定する故障モジュール特定部（１１６）と、
    複数の前記電磁弁（ＳＶ）の開閉動作を予め設定されたシーケンスに従って実行するシーケンス制御部（１１８）とを有し、
    前記シーケンス制御部（１１８）は、
    複数の前記電磁弁（ＳＶ）を順番に開き、各前記電磁弁（ＳＶ）を開く時間を一定期間とすることで、前記主導管（１０４）にそれぞれ異なる前記副導管（１０６）からのガスを順番に導入し、
    前記故障モジュール特定部（１１６）は、
    前記電磁弁（ＳＶ）の開動作の切替タイミングに基づいて、前記活物質検出センサ（１１２）からの出力をサンプリングすることで、前記副導管（１０６）毎の検出値を得、
    前記シーケンス制御部（１１８）は、
    前記故障モジュール特定部（１１６）が、サンプリングした前記検出値が排気を必要とする排気要求設定値以上であると検知した段階、又は過去のサンプリング（検出値）から連続的に平均値を求め、該平均値が＋１σ（標準偏差）以上を検知した段階で、以下の動作を行うことを特徴とする二次電池故障検出システム。
    （１） 複数の前記電磁弁（ＳＶ）を順番に開く動作を一時中断して全ての前記電磁弁（ＳＶ）を閉じる。
    （２） 前記主導管（１０４）に基準ガスを導入して前記主導管（１０４）内のガスを排気する。
    （３） 前記電磁弁（ＳＶ）を順番に開く動作を再開する。

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