JP6285445B2 - 二次電池システムの異常発生部位を特定する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、２以上の二次電池の単電池が接続されてなる１以上のブロックが収容されてなる２以上のモジュールを有する二次電池システムの異常発生部位を特定する装置及び方法に関する。

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℃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異常の発生を通報する方法としては、各ブロックの放電深度を比較することにより、電池の異常を検出して通報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異常の有無を判断する。そのため、ブロックを構成する個々のＮａＳ単電池毎に異常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、上述した特開平３−１５８７８１号公報に示すように、ブロック毎の放電深度を把握することで検出することができる。しかし、放電深度の変化は、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、どのモジュール（あるいはどのブロック）で異常が発生したかを判別することが難しく、異常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。

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、異常が発生した場合に、その発生源であるモジュールを早期に特定することができ、異常が発生した際の初動行為を早期に実施することができる二次電池システムの異常発生部位を特定する装置及び方法を提供することを目的とする。

［１］ 第１の本発明に係る装置は、それぞれ２以上の二次電池の単電池（２８）が接続された複数のブロック（２６）を収容したモジュール（２２）を複数有する二次電池システム（１０）の異常発生部位を特定する装置であって、ブロック単位に設置された複数のブロック電圧計測部（６２）と、モジュール単位に設置された複数の平均ブロック電圧算出部（６４）と、モジュール単位に処理する情報取得部（５４）と、前記二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信部（５６）と、モジュール特定部（５８）と、を有し、前記ブロック電圧計測部（６２）は、単位時間毎に動作し、対応する前記ブロック（２６）の両端電圧を計測して、それぞれブロック電圧値（Ｖ）として出力し、前記平均ブロック電圧算出部（６４）は、単位時間毎に動作し、前記ブロック電圧計測部（６２）からのブロック電圧値（Ｖ）に基づいて、対応する前記モジュール（２２）の平均ブロック電圧値（Ｖａ）を算出し、情報取得部（５４）は、各モジュール（２２）に含まれる各ブロック（２６）について、単位時間毎のブロック電圧値（Ｖ）を蓄積し、蓄積した単位時間毎の前記ブロック電圧値（Ｖ）と、対応するモジュール（２２）の単位時間毎の平均ブロック電圧値（Ｖａ）との関係を直線回帰処理して、各ブロック（２６）にそれぞれ対応した基準ブロック電圧値（Ｖｂ）を得、各ブロック（２６）について、蓄積した単位時間毎のブロック電圧値（Ｖ）と、取得した基準ブロック電圧値（Ｖｂ）との差（ΔＶ）を算出し、前記差（ΔＶ）が予め設定された電圧しきい値（Ｖｔｈ）以上となるブロック電圧値（Ｖ）の出力元のブロック（２６）を収容したモジュール（２２）のモジュール情報を取得し、前記モジュール特定部（５８）は、前記通報受信部（５６）での前記通報の受信の際に、前記情報取得部（５４）にて取得した前記モジュール情報に対応するモジュール（２２）を、異常発生したモジュールとして特定することを特徴とする。

ある１つの単電池が外部短絡あるいは内部短絡すると、短絡した単電池を含むブロックのブロック電圧値が急峻に低下するが、その後、ある時間が経過した段階で、短絡前の電圧に戻る場合がある。また、システム規模が大きくなると、それに応じて監視対象のブロック数も増加するため、短絡による電圧低下を全ブロックのブロック電圧値の変化から捉えるのは、さらに困難となる。しかし、本発明では、ブロック電圧値と平均ブロック電圧値との相関関係から得られた基準ブロック電圧と、ブロック電圧値との差が、予め設定された電圧しきい値以上の場合に、該ブロック電圧値の出力元であるブロックを収容したモジュールの情報を取得するようにしたので、ブロック電圧の低下があったかどうかを精度よく検出することができ、短絡による異常の発生を検出することができる。

従って、本発明においては、異常の発生源となっているモジュールを特定して、現地使用者、現地管理者等に通報することが可能となり、特定された異常の発生源を中心に対応処置を早期に行うことができ、被害の拡大を抑えることが可能となる。

［２］ 第１の本発明において、前記情報取得部（５４）は、一定期間に蓄積された複数の前記ブロック電圧値（Ｖ）と複数の前記平均ブロック電圧値（Ｖａ）の関係を直線回帰処理して１つの回帰直線の情報を得る直線回帰処理部（８０）と、単位時間毎に、前記回帰直線の情報に基づいて、それぞれ前記ブロック電圧値（Ｖ）に対応する前記基準ブロック電圧値（Ｖｂ）を得る基準電圧取得部（８２）とを有してもよい。これにより、ブロック電圧値と平均ブロック電圧値との相関関係に基づいた基準ブロック電圧値を容易に得ることができ、演算速度の高速化を図ることができる。

［３］ ［２］において、前記直線回帰処理部は、前記一定期間に、前記複数のブロック電圧値と前記複数の平均ブロック電圧値を蓄積し、それと並行して、前回の前記一定期間に蓄積された複数のブロック電圧値と前記複数の平均ブロック電圧値の関係を直線回帰処理して１つの回帰直線の情報を得てもよい。

［４］ この場合、前記一定期間毎に、前記回帰直線が更新され、前記基準電圧取得部は、今回の前記一定期間における前記基準ブロック電圧値の取得を、前回の前記一定期間に得られた前記回帰直線の情報に基づいて行ってもよい。

［５］ ［２］において、前記直線回帰処理部は、前記一定期間に、前記複数のブロック電圧値と前記複数の平均ブロック電圧値を蓄積し、当該一定期間の最後の前記単位時間に相当する期間において、前記一定期間に蓄積された複数のブロック電圧値と前記複数の平均ブロック電圧値の関係を直線回帰処理して１つの回帰直線の情報を得てもよい。

［６］ この場合、前記一定期間毎に、前記回帰直線が更新され、前記基準電圧取得部は、今回の前記一定期間における前記基準ブロック電圧値の取得を、前回の前記一定期間の最後の前記単位時間に相当する期間に得られた前記回帰直線の情報に基づいて行ってもよい。

［７］ ［２］〜［６］のいずれかにおいて、前記二次電池システムの起動時から最初の前記回帰直線の情報が得られるまでの期間は、回帰直線の情報が得られていないため、少なくとも前記基準電圧取得部及び前記情報取得部での処理を行わないようにしてもよい。

［８］ ［２］〜［７］のいずれかにおいて、前記ブロック電圧値は、前記一定期間だけ遅延する遅延回路を介して前記直線回帰処理部及び前記基準電圧取得部に入力され、前記平均ブロック電圧値は、前記一定期間だけ遅延する遅延回路を介して前記直線回帰処理部に入力されてもよい。これによって、一定期間をシステム規模等によって任意に設定することが可能となり、汎用性に富む。

［９］ この場合、前記遅延回路の遅延時間は、少なくとも１つの前記単電池の短絡によって、一時的にブロック電圧が降下する挙動に応じて選択されてもよい。これにより、少なくとも１つの前記単電池の短絡によって、一時的にブロック電圧が降下したブロックの検出精度を上げることができる。

［１０］ 第１の本発明において、前記電圧しきい値は、少なくとも１つの前記単電池の短絡によって、ブロック電圧が一時的に降下する電圧値が選択されてもよい。これにより、少なくとも１つの前記単電池の短絡によって、一時的にブロック電圧が降下したブロックの検出精度を上げることができる。

［１１］ 第１の本発明において、前記情報取得部からの前記モジュール情報を受け取って、該モジュール情報をエラーメッセージと共に出力するエラー出力部を有してもよい。モニタやプリンタに、モジュール情報をエラーメッセージと共に出力することで、特定されたモジュールの位置等を一目で認識することができ、好ましい。

［１２］ 第２の本発明に係る方法は、それぞれ２以上の二次電池の単電池（２８）が接続された複数のブロック（２６）を収容したモジュール（２２）を複数有する二次電池システム（１０）の異常発生部位を特定する方法であって、ブロック単位に処理を行うブロック電圧計測ステップと、モジュール単位に処理を行う平均ブロック電圧算出ステップと、モジュール単位に処理を行う情報取得ステップと、前記二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信ステップと、
モジュール特定ステップと、を有し、前記ブロック電圧計測ステップは、複数の前記ブロック（２６）の両端電圧を計測して、それぞれブロック電圧値（Ｖ）として出力し、前記平均ブロック電圧算出ステップは、前記ブロック電圧計測ステップからのブロック電圧値（Ｖ）に基づいて、対応する前記モジュール（２２）の平均ブロック電圧値（Ｖａ）を算出し、情報取得ステップは、各モジュール（２２）に含まれる各ブロック（２６）について、単位時間毎のブロック電圧値（Ｖ）を蓄積し、蓄積した単位時間毎の前記ブロック電圧値（Ｖ）と、対応するモジュール（２２）の単位時間毎の平均ブロック電圧値（Ｖａ）との関係を直線回帰処理して、各ブロック（２６）にそれぞれ対応した基準ブロック電圧値（Ｖｂ）を得、各ブロック（２６）について、蓄積した単位時間毎のブロック電圧値（Ｖ）と、取得した基準ブロック電圧値（Ｖｂ）との差（ΔＶ）を算出し、前記差（ΔＶ）が予め設定された電圧しきい値（Ｖｔｈ）以上となるブロック電圧値（Ｖ）の出力元のブロック（２６）を収容したモジュール（２２）のモジュール情報を取得し、前記モジュール特定ステップは、前記通報受信ステップでの前記通報の受信の際に、前記情報取得ステップにて取得した前記モジュール情報に対応するモジュール（２２）を、異常発生したモジュールとして特定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の異常発生部位を特定する装置及び方法によれば、異常が発生した場合に、その発生源であるモジュール（あるいはブロック）を早期に特定することができ、異常が発生した際の初動行為を早期に実施することができる。

二次電池システムと、本実施の形態に係る二次電池システムの異常発生部位を特定する装置を示す構成図である。 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。 電圧値出力部の構成を示すブロック図である。 送信ファイルのフォーマットの一例を示す説明図である。 情報取得部の構成を情報送信部と共に示すブロック図である。 電圧比較部の構成を示すブロック図である。 図７Ａは一定期間におけるブロック電圧値及び平均ブロック電圧値の変化の一例を示すグラフであり、図７Ｂは平均ブロック電圧値とブロック電圧値との相関図と該相関図に整合する回帰直線とを示すグラフである。 図８Ａは直線回帰処理部での第１の処理シーケンスを示すタイミングチャートであり、図８Ｂは第２の処理シーケンスを示すタイミングチャートである。 警告情報データのフォーマットの一例を示す説明図である。 図１０Ａは情報要求部の処理動作の一例を示すフローチャートであり、図１０Ｂは直線回帰処理部の電圧値蓄積部の処理動作の一例を示すフローチャートであり、図１０Ｃは直線回帰処理部の回帰直線作成部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 基準電圧取得部、減算器、電圧比較回路、警告情報作成部等での処理動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る二次電池システムの異常発生部位を特定する装置及び方法の実施の形態例を図１〜図１１を参照しながら説明する。

先ず、本実施の形態に係る装置及び方法が適用される二次電池システム１０は、図１に示すように、二次電池貯蔵部１２と、異常検出部１４と、通報部１６とを有する。

二次電池貯蔵部１２は、複数の箱状のパッケージ１８が横方向に配列された構成を有する。図１の例では、４つのパッケージ１８（第１パッケージ１８Ａ〜第４パッケージ１８Ｄ）を横方向に配列させた例を示す。二次電池貯蔵部１２は、また、二次電池の運転を制御する電池制御装置２０を有する。

各パッケージ１８は、内部に、２以上のモジュール２２が鉛直方向に積載され、且つ、これら２以上のモジュール２２が直列に接続されたモジュール列２４が収容されている。図１の例では、５つのモジュール２２を積載して１つのモジュール列２４を構成した例を示す。

モジュール２２は、図２に示すように、２以上のブロック２６が直列接続されて構成され、各ブロック２６は、２以上の二次電池の単電池２８が直列接続した２以上の回路（ストリング３０）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２８を直列接続して１つのストリング３０を構成し、１２個のストリング３０を並列に接続して、１つのブロック２６を構成し、４つのブロック２６を直列に接続して１つのモジュール２２を構成する等が挙げられる。二次電池としては、ＮａＳ電池、リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池等が挙げられる。

異常検出部１４は、各パッケージ１８内に設置された感知器３２（熱感知器、煙感知器等）からの信号に基づいて火災等の異常を検出する。

通報部１６は、異常検出部１４からの異常検出信号Ｓａ（異常を検出したことを示す信号）の入力に基づいて、監視センター等に向けて異常の発生を示す通報（異常通報）を行う。この場合、インターネット等の公衆通信網や携帯電話網を経由して通報を行ってもよい。また、通報は、監視センターのほか、現地使用者、現地管理者等に対して行ってもよい。

さらに、通報部１６は、異常検出部１４からの異常検出信号Ｓａの入力に基づいて、上述した通報に加えて、電池制御装置２０に対して運転停止信号Ｓｂを出力する。電池制御装置２０は、運転停止信号Ｓｂの入力に基づいて、予め設定された運転停止のためのシーケンスに従って、二次電池の運転を停止する。

そして、本実施の形態に係る異常発生部位を特定する装置（以下、異常部位特定装置５０と記す）は、図１に示すように、情報送信部５２と、情報取得部５４と、通報受信部５６と、モジュール特定部５８とを有する。

情報送信部５２は、モジュール列２４単位に設置された複数の電圧値出力部６０を有する。各電圧値出力部６０は、図３に示すように、ブロック単位に設置された複数のブロック電圧計測部６２と、モジュール２２単位に設置された複数の平均ブロック電圧算出部６４と、１つの送信ファイル作成部６６とを有する。

ブロック電圧計測部６２は、対応するブロック２６の両端電圧を、予め設定された監視周期に従って計測する。例えば０．５秒〜２秒のうちから任意に選択された時間間隔（例えば１秒間隔：監視周期）で、対応するブロック２６の両端電圧を計測する。

平均ブロック電圧算出部６４は、１監視周期毎に、ブロック電圧計測部６２からのブロック電圧値Ｖに基づいて、対応するモジュール２２の平均ブロック電圧値Ｖａを算出する。

各送信ファイル作成部６６は、１監視周期毎に、対応するモジュール列２４に関する情報を含む送信ファイル６８を作成する。モジュール列２４に関する情報としては、モジュール列２４の識別番号（モジュール列情報）、当該モジュール列２４に含まれる複数のモジュール２２に関する情報等が挙げられる。モジュール２２に関する情報は、当該モジュール２２の識別番号（モジュール情報）と、当該モジュール２２の平均ブロック電圧値Ｖａと、当該モジュール２２に含まれる複数のブロック２６の識別番号（ブロック情報）と、複数のブロック２６にそれぞれ対応した現在のブロック電圧値Ｖ等が挙げられる。

送信ファイル６８のフォーマットは、一例として、第１番目のモジュール列２４に関する送信ファイル６８のフォーマットについてみると、図４に示すように、先頭から順番に、第１番目のモジュール列２４の識別番号（ＭＲ１）と、第１番目のモジュール列２４に含まれる複数のモジュール２２に関する情報とを有する。

モジュール２２に関する情報は、一例として、第１番目のモジュール２２に関する情報のフォーマットについてみると、第１番目のモジュール２２の識別番号（Ｍ１）と、当該モジュール２２の平均ブロック電圧値Ｖａ、当該モジュール２２に含まれる複数のブロック２６に関する情報とを有する。

複数のブロック２６に関する情報は、以下の情報等を含む。
（１ａ） 第１番目のブロック２６の識別番号（Ｂ１）
（１ｂ） 第１番目のブロック２６の現在のブロック電圧値Ｖ
（１ｃ） 第２番目のブロック２６の識別番号（Ｂ２）
（１ｄ） 第２番目のブロック２６の現在のブロック電圧値Ｖ
（１ｅ） 第３番目のブロック２６の識別番号（Ｂ３）
（１ｆ） 第３番目のブロック２６の現在のブロック電圧値Ｖ
（１ｇ） 第４番目のブロック２６の識別番号（Ｂ４）
（１ｈ） 第４番目のブロック２６の現在のブロック電圧値Ｖ

一方、情報取得部５４は、ブロック電圧値Ｖと平均ブロック電圧値Ｖａとの相関関係から得られた基準ブロック電圧値Ｖｂと、ブロック電圧値Ｖとの差が、予め設定された電圧しきい値Ｖｔｈ以上の場合に、該ブロック電圧値Ｖの出力元であるブロック２６を収容したモジュール２２の情報を取得する。

具体的には、情報取得部５４は、図５に示すように、情報要求部７０と、電圧比較部７２と、警告情報作成部７４と、警告情報格納部７６と、警告情報出力部７８とを有する。

情報要求部７０は、１監視周期毎に、情報送信部５２の各電圧値出力部６０に対して情報の送信を要求する。各電圧値出力部６０は、情報要求部７０からの情報の送信要求に基づいて、対応するモジュール列２４に関する情報を含む送信ファイル６８を情報要求部７０に向けて送信する。

電圧比較部７２は、例えば１つのブロック２６に関して説明すると、図６に示すように、直線回帰処理部８０と、基準電圧取得部８２と、減算器８４と、電圧比較回路８６と、を有する。

直線回帰処理部８０は、一定期間に蓄積された複数のブロック電圧値Ｖと複数の平均ブロック電圧値Ｖａの関係を直線回帰処理して１つの回帰直線の情報を得る。基準電圧取得部８２は、単位時間毎に、回帰直線の情報に基づいてブロック電圧値Ｖに対応する基準ブロック電圧値Ｖｂを得る。減算器８４は、ブロック電圧値Ｖと基準ブロック電圧値Ｖｂとの差（差電圧値ΔＶ）をとる。電圧比較回路８６は、減算器８４からの差電圧値ΔＶと予め設定された電圧しきい値Ｖｔｈとを比較する。

ブロック電圧値Ｖは、第１遅延回路８８ａを介して直線回帰処理部８０、基準電圧取得部８２及び減算器８４にそれぞれ入力され、平均ブロック電圧値Ｖａは、第２遅延回路８８ｂを介して直線回帰処理部８０に入力される。

直線回帰処理部８０は、電圧値蓄積部９０と、回帰直線作成部９２とを有する。電圧値蓄積部９０は、一定期間にわたって単位時間毎に入力された複数のブロック電圧値Ｖと複数の平均ブロック電圧値Ｖａを第１メモリ９４ａに蓄積する。回帰直線作成部９２は、第１メモリ９４ａに蓄積された複数のブロック電圧値Ｖと複数の平均ブロック電圧値Ｖａとの相関図（分散図）を作成し、この相関図に整合する回帰直線（マップ情報）を最小二乗回帰処理を行って求め、第２メモリ９４ｂに記憶する。

例えば図７Ａに示すように、監視周期を１秒、一定期間を２０秒とした場合に、電圧値蓄積部９０は、１秒毎にブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａを取り込んで、一定期間に２０個のブロック電圧値Ｖ及び２０個の平均ブロック電圧値Ｖａを第１メモリ９４ａに蓄積する。そして、図７Ｂに示すように、第１メモリ９４ａに蓄積された平均ブロック電圧値Ｖａとブロック電圧値Ｖとの相関図を作成し、この相関図に整合する回帰直線Ｌａ（マップ情報）を最小二乗回帰処理を行って求め、第２メモリ９４ｂに記憶する。

なお、一定期間以上にわたってブロック電圧値Ｖにほとんど変化がない場合は、最小二乗回帰処理に使用する推定式が不定となるのを避けるため、相関係数を強制的に１とした回帰直線（マップ情報）を作成する。

ブロック電圧値Ｖに対応する回帰直線Ｌａ上の平均ブロック電圧値Ｖａが、当該ブロック電圧値Ｖに対応する基準ブロック電圧値Ｖｂとなる。従って、基準電圧取得部８２は、監視周期毎に、回帰直線Ｌａのマップ情報に基づいて、ブロック電圧値Ｖに対応する基準ブロック電圧値Ｖｂを取得する。

電圧比較回路８６は、減算器８４からの出力（差電圧値ΔＶ）が予め設定された電圧しきい値Ｖｔｈ以上である場合に、当該電圧比較回路８６から警告情報作成部７４にイベントログ信号Ｓｅｌを出力する。

上述した直線回帰処理部８０での処理シーケンスとしては、例えば以下の２種類が挙げられる。

第１の処理シーケンスは、図８Ａに示すように、二次電池システム１０の起動時ｔ１から一定期間（サイクル１）では、第１遅延回路８８ａ及び第２遅延回路８８ｂでの遅延によって、直線回帰処理部８０へのブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａの入力は行われない。

次の一定期間（サイクル２）の開始時点ｔ２から直線回帰処理部８０へのブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａの入力が開始される。この一定期間にわたって監視周期毎にブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａが入力され、第１メモリ９４ａに蓄積される。

次の一定期間（サイクル３）において、監視周期毎にブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａが入力され、第１メモリ９４ａに蓄積されるのと並行して以下の処理が行われる。すなわち、回帰直線作成部９２において先に蓄積された一定期間（サイクル２）のブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａに基づいて回帰直線Ｌａ（マップ情報）が作成されて第２メモリ９４ｂに記憶される。

二次電池システム１０の起動時ｔ１から３×（一定期間）にわたる期間（サイクル１〜サイクル３）は、回帰直線Ｌａ（マップ情報）が作成されていないため、基準電圧取得部８２及び電圧比較回路８６での処理は停止される。つまり、基準電圧取得部８２及び電圧比較回路８６の動作停止期間Ｔｓとされる。

次の一定期間（サイクル４）において、監視周期毎にブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａが入力され、第１メモリ９４ａに蓄積されるのと並行して以下の処理が行われる。すなわち、回帰直線作成部９２において前回の一定期間（サイクル３）で第１メモリ９４ａに蓄積されたブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａに基づいて回帰直線Ｌａ（マップ情報）が作成されて第２メモリ９４ｂに記憶される。また、このサイクル４では、監視周期毎に、前回の一定期間（サイクル３）で作成された回帰直線Ｌａ（マップ情報）に基づいて、ブロック電圧値Ｖに対応する基準ブロック電圧値Ｖｂが取得される。そして、ブロック電圧値Ｖと基準ブロック電圧値Ｖｂとの差（差電圧値ΔＶ）と予め設定された電圧しきい値Ｖｔｈとが比較される。次の一定期間（サイクル５）以降もサイクル４と同様の処理が行われる。

第２の処理シーケンスは、図８Ｂに示すように、二次電池システム１０の起動時ｔ１から一定期間（サイクル１）では、第１遅延回路８８ａ及び第２遅延回路８８ｂでの遅延によって、直線回帰処理部８０へのブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａの入力は行われない。

次の一定期間（サイクル２）の開始時点ｔ２から直線回帰処理部８０へのブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａの入力が開始される。この一定期間（サイクル２）にわたって、監視周期毎にブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａが入力され、第１メモリ９４ａに蓄積される。このサイクル２の最後の監視周期に相当する期間に、回帰直線作成部９２において、当該サイクル２で蓄積されたブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａに基づいて回帰直線Ｌａ（マップ情報）が作成されて第２メモリ９４ｂに記憶される。

この場合、二次電池システム１０の起動時ｔ１から２×（一定期間）にわたる期間（サイクル１〜サイクル２）は、回帰直線Ｌａ（マップ情報）が作成されていないため、基準電圧取得部８２及び電圧比較回路８６での処理は停止される（動作停止期間Ｔｓ）。

次の一定期間（サイクル３）において、監視周期毎にブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａが入力され、第１メモリ９４ａに蓄積される。最後の監視周期に相当する期間に、回帰直線作成部９２において、当該サイクル３で蓄積されたブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａに基づいて回帰直線Ｌａ（マップ情報）が作成されて第２メモリ９４ｂに記憶される。また、このサイクル３では、監視周期毎に、前回の一定期間（サイクル２）で作成された回帰直線Ｌａ（マップ情報）に基づいて、ブロック電圧値Ｖに対応する基準ブロック電圧値Ｖｂが取得される。そして、ブロック電圧値Ｖと基準ブロック電圧値Ｖｂとの差（差電圧値ΔＶ）と予め設定された電圧しきい値Ｖｔｈとが比較される。次の一定期間（サイクル４）以降もサイクル３と同様の処理が行われる。

上述した第１遅延回路８８ａ及び第２遅延回路８８ｂでの遅延時間は、一定期間に相当する時間である。この時間は、例えば１つの単電池２８の短絡によって、対応するストリング３０が絶縁物化し、一時的にブロック電圧値Ｖが降下する挙動に応じて選択することができる。例えば１０〜６０秒のうちから任意に選択された時間（例えば２０秒）を選択することができる。また、電圧しきい値Ｖｔｈとしては、１つの単電池２８の短絡によって、一時的に降下する電圧値、例えば２００ｍＶ等を選択することができる。

警告情報作成部７４は、電圧比較回路８６から出力されたイベントログ信号Ｓｅｌの入力に基づいて、下記情報等を登録した警告情報データ９６（図９参照）を作成して、警告情報格納部７６と警告情報出力部７８に転送する。
（２ａ） イベントログ信号Ｓｅｌの出力元である電圧比較回路８６に対応するブロック２６を収容したモジュール列２４の識別番号（モジュール列情報）
（２ｂ） モジュール２２の識別番号（モジュール情報）
（２ｃ） ブロック２６の識別番号（ブロック情報）

１つの警告情報データ９６は、例えば図９に示すように、先頭から順番に、現在の日付（年、月、日）、現在の時刻（時間、分）、モジュール列情報、モジュール情報、ブロック情報及び現在のブロック電圧値Ｖが格納される。

警告情報格納部７６は、警告情報作成部７４にて作成された警告情報データ９６をスタック方式（後入れ先出し方式）のメモリ９８に格納する。これにより、メモリ９８から警告情報データ９６を取り出す際に、最新の警告情報データ９６が取り出されることになる。

警告情報出力部７８は、警告情報作成部７４から順次送られてくる警告情報データ９６を表示用のデータと印字用のデータにそれぞれ変換してモニタ１００とプリンタ１０２にエラーメッセージ（例えば「短絡異常発生」等のメッセージ）と共に出力する。これにより、時系列に警告情報（年月日、時刻、モジュール列情報、モジュール情報、ブロック情報、現在のブロック電圧値Ｖ）がエラーメッセージと共にモニタ１００に表示され、さらに、プリンタ１０２にエラーメッセージと共に印字される。

一方、通報受信部５６は、図１に示すように、通報部１６からの異常の発生を示す通報（異常通報）を受信する。具体的には、異常情報を受信した段階で、モジュール特定部５８を起動する。

モジュール特定部５８は、複数のモジュール２２のうち、最新の警告情報データ９６に登録されたモジュール列情報及びモジュール情報に対応するモジュール２２を、異常発生したモジュール２２として特定する。

すなわち、モジュール特定部５８は、通報受信部５６による起動に基づいて、動作を開始し、メモリ９８に格納されている最新の警告情報データ９６に登録されているモジュール列情報及びモジュール情報に対応するモジュール２２を、異常発生したモジュール２２として特定する。特定したモジュール２２のオペレータ等への伝達は、モジュール情報とエラーメッセージ（例えば「第１モジュールで事故発生」等）をモニタ１００やプリンタ１０２に出力することで行われる。また、二次電池貯蔵部１２の模式画像と共に、特定したモジュール２２の位置に事故発生のシンボルを付した画像をモニタ１００に表示したり、プリント用紙に印字するようにすれば、特定されたモジュール２２の位置を一目で認識することができ、好ましい。

次に、本実施の形態に係る異常特定装置の処理動作を図１０Ａ〜図１１のフローチャートを参照しながら説明する。少なくとも情報取得部５４を構成する各機能部は、それぞれマルチタスク方式で動作する。

最初に、情報要求部７０の処理動作を図１０Ａを参照しながら説明すると、先ず、ステップＳ１において、情報送信部５２の各電圧値出力部６０に対して情報の送信を要求する。各電圧値出力部６０は、情報要求部７０からの情報の送信要求に基づいて、対応するモジュール列２４に関する情報を含む送信ファイル６８を情報取得部５４に向けて送信する。

ステップＳ２において、情報要求部７０は、各電圧値出力部６０からの送信ファイル６８を受け取る。

ステップＳ３において、情報要求部７０に対する終了要求（電源断、メンテナンス等による終了要求等）があるか否かを判別し、終了要求がなければステップＳ１に戻り、該ステップＳ１以降の処理を繰り返す。一方、終了要求があった段階で、情報要求部７０での処理が終了する。

次に、直線回帰処理部８０の電圧値蓄積部９０の処理動作について図１０Ｂを参照しながら説明する。先ず、ステップＳ１０１において、取得された送信ファイル６８に含まれる全ブロック２６のブロック電圧値Ｖと、モジュール毎の平均ブロック電圧値Ｖａを取り込んで、第１メモリ９４ａに蓄積する。

ステップＳ１０２において、直線回帰処理部８０の電圧値蓄積部９０に対する終了要求があるか否かを判別し、終了要求がなければステップＳ１０１に戻り、該ステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。一方、終了要求があった段階で、電圧値蓄積部９０での処理が終了する。

次に、直線回帰処理部８０の回帰直線作成部９２の処理動作について図１０Ｃを参照しながら説明する。先ず、ステップＳ２０１において、第１メモリ９４ａに蓄積されたブロック電圧値Ｖ及び平均ブロック電圧値Ｖａに基づいて回帰直線Ｌａ（マップ情報）を作成して第２メモリ９４ｂに記憶する。

ステップＳ２０２において、直線回帰処理部８０の回帰直線作成部９２に対する終了要求があるか否かを判別し、終了要求がなければステップＳ２０１に戻り、該ステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。一方、終了要求があった段階で、回帰直線作成部９２での処理が終了する。

次に、基準電圧取得部８２、減算器８４、電圧比較回路８６、警告情報作成部７４等での処理を図１１を参照しながら説明する。

先ず、ステップＳ３０１において、動作停止期間Ｔｓであるか否かが判別される。動作停止期間Ｔｓであれば、動作停止期間Ｔｓが終了するまで待ち、動作停止期間Ｔｓが終了した段階で、次のステップＳ３０２に進む。基準電圧取得部８２は、回帰直線作成部９２にて作成された最新の回帰直線Ｌａ（マップ情報）に基づいて、ブロック電圧値Ｖに対応する基準ブロック電圧値Ｖｂを取得する。

ステップＳ３０３において、減算器８４は、ブロック電圧値Ｖと基準ブロック電圧値Ｖｂとの差（差電圧値ΔＶ）をとり、ステップＳ３０４において、電圧比較回路８６は、差電圧値ΔＶと電圧しきい値Ｖｔｈとを比較する。ステップＳ３０５において、差電圧値ΔＶが電圧しきい値Ｖｔｈ以上と判別された場合に、ステップＳ３０６に進み、該電圧比較回路８６から警告情報作成部７４にイベントログ信号Ｓｅｌを出力する。

ステップＳ３０７において、警告情報作成部７４は、警告情報データ９６を作成する。具体的には、下記情報を登録した警告情報データ９６を作成する。
（３ａ） 現在の日付、時刻
（３ｂ） イベントログ信号Ｓｅｌの出力元である電圧比較回路８６に対応するブロック２６を収容したモジュール列２４の識別番号（モジュール列情報）
（３ｃ） モジュール２２の識別番号（モジュール情報）
（３ｄ） ブロック２６の識別番号（ブロック情報）

ステップＳ３０８において、警告情報出力部７８は、作成された警告情報データ９６を表示用のデータと印字用のデータにそれぞれ変換してモニタ１００とプリンタ１０２にエラーメッセージ（例えば「短絡異常発生」等のメッセージ）と共に出力する。

ステップＳ３０９において、警告情報格納部７６は、警告情報作成部７４にて作成された警告情報データ９６をスタック方式（後入れ先出し方式）のメモリ９８に格納する。

ステップＳ３１０において、通報受信部５６は、通報部１６から異常の発生を示す通報（異常通報）があるか否かを判別する。異常通報が受信されていなければ、ステップＳ３０２に戻り、該ステップＳ３０２以降の処理を繰り返す。

異常通報が受信されていれば、次のステップＳ３１１に進み、モジュール特定部５８での処理が行われる。すなわち、メモリ９８に格納されている最新の警告情報データ９６に登録されたモジュール列情報及びモジュール情報に対応したモジュール２２を、異常発生したモジュール２２として特定する。そして、特定したモジュール２２に関するモジュール情報とエラーメッセージをモニタ１００やプリンタ１０２に出力する。

ステップＳ３１２において、情報取得部５４に対する終了要求があるか否かを判別し、終了要求がなければステップＳ３０２に戻り、該ステップＳ３０２以降の処理を繰り返す。一方、終了要求があった段階で、基準電圧取得部８２、減算器８４、電圧比較回路８６、警告情報作成部７４等での処理が終了する。

このように、本実施の形態に係る異常部位特定装置５０及び異常特定方法においては、以下のような効果を奏する。

すなわち、通常、ある１つの単電池２８が外部短絡あるいは内部短絡すると、短絡した単電池２８を含むブロック２６のブロック電圧値Ｖが急峻に低下するが、その後、１．５分〜２分が経過した段階で、短絡前の電圧に戻る場合がある。また、システム規模が大きくなると、それに応じて監視対象のブロック数も増加するため、短絡による電圧低下を全ブロック２６のブロック電圧値Ｖの変化から捉えるのは、さらに困難となる。

また、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等による一時的なブロック電圧値Ｖの低下を、少なくとも１つの単電池２８の短絡によって、一時的にブロック電圧値Ｖが降下したものとして誤検出する場合がある。

しかし、本実施の形態では、複数のモジュール２２のうち、以下のモジュール２２の情報を取得する。すなわち、ブロック電圧値Ｖと平均ブロック電圧値Ｖａとの相関関係から得られた基準ブロック電圧値Ｖｂと、ブロック電圧値Ｖとの差ΔＶが、予め設定された電圧しきい値Ｖｔｈ以上の場合に、該ブロック電圧値Ｖの出力元であるブロック２６を収容したモジュール２２の情報を取得する。そして、取得したモジュール２２の情報に基づいて警告情報データ９６を作成し、通報受信部５６での異常通報の受信の際に、少なくとも最新の警告情報データ９６に対応するモジュール２２を、異常発生したモジュールとして特定する。これにより、異常の発生源となっているモジュール２２を特定して、現地使用者、現地管理者等に通報することが可能となり、特定された異常の発生源を中心に対応処置を早期に行うことができ、被害の拡大を抑えることが可能となる。

しかも、ブロック電圧値Ｖの低下があったかどうかを精度よく検出することができ、短絡による異常の発生を検出することができる。また、少なくとも１つの単電池２８の短絡によって、一時的にブロック電圧値Ｖが降下したブロック２６の検出精度をさらに上げることができる。さらに、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等による一時的なブロック電圧値Ｖの低下を、少なくとも１つの単電池２８の短絡によって、一時的にブロック電圧値Ｖが降下したものとして誤検出することがなくなる。

特に、本実施の形態では、直線回帰処理部８０において、一定期間に蓄積された複数のブロック電圧値Ｖと複数の平均ブロック電圧値Ｖａの関係を直線回帰処理して１つの回帰直線Ｌａ（マップ情報）を取得する。また、基準電圧取得部８２において、単位時間毎に、回帰直線Ｌａの情報に基づいてブロック電圧値Ｖに対応する基準ブロック電圧値Ｖｂを取得する。これにより、ブロック電圧値Ｖと平均ブロック電圧値Ｖａとの相関関係に基づいた基準ブロック電圧値Ｖｂを容易に得ることができ、演算速度の高速化を図ることができる。

なお、本発明に係る二次電池システムの異常発生部位を特定する装置及び方法は、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 (12)

1. それぞれ２以上の二次電池の単電池（２８）が接続された複数のブロック（２６）を収容したモジュール（２２）を複数有する二次電池システム（１０）の異常発生部位を特定する装置であって、
   ブロック単位に設置された複数のブロック電圧計測部（６２）と、
   モジュール単位に設置された複数の平均ブロック電圧算出部（６４）と、
   モジュール単位に処理する情報取得部（５４）と、
   前記二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信部（５６）と、
   モジュール特定部（５８）と、を有し、
   前記ブロック電圧計測部（６２）は、単位時間毎に動作し、対応する前記ブロック（２６）の両端電圧を計測して、それぞれブロック電圧値（Ｖ）として出力し、
   前記平均ブロック電圧算出部（６４）は、単位時間毎に動作し、前記ブロック電圧計測部（６２）からのブロック電圧値（Ｖ）に基づいて、対応する前記モジュール（２２）の平均ブロック電圧値（Ｖａ）を算出し、
   情報取得部（５４）は、
   各モジュール（２２）に含まれる各ブロック（２６）について、単位時間毎のブロック電圧値（Ｖ）を蓄積し、蓄積した単位時間毎の前記ブロック電圧値（Ｖ）と、対応するモジュール（２２）の単位時間毎の平均ブロック電圧値（Ｖａ）との関係を直線回帰処理して、各ブロック（２６）にそれぞれ対応した基準ブロック電圧値（Ｖｂ）を得、
   各ブロック（２６）について、蓄積した単位時間毎のブロック電圧値（Ｖ）と、取得した基準ブロック電圧値（Ｖｂ）との差（ΔＶ）を算出し、
   前記差（ΔＶ）が予め設定された電圧しきい値（Ｖｔｈ）以上となるブロック電圧値（Ｖ）の出力元のブロック（２６）を収容したモジュール（２２）のモジュール情報を取得し、
   前記モジュール特定部（５８）は、
   前記通報受信部（５６）での前記通報の受信の際に、前記情報取得部（５４）にて取得した前記モジュール情報に対応するモジュール（２２）を、異常発生したモジュールとして特定することを特徴とする装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記情報取得部（５４）は、
   一定期間に蓄積された複数の前記ブロック電圧値（Ｖ）と複数の前記平均ブロック電圧値（Ｖａ）の関係を直線回帰処理して１つの回帰直線の情報を得る直線回帰処理部（８０）と、
   単位時間毎に、前記回帰直線の情報に基づいて、それぞれ前記ブロック電圧値（Ｖ）に対応する前記基準ブロック電圧値（Ｖｂ）を得る基準電圧取得部（８２）とを有することを特徴とする装置。
3. 請求項２記載の装置において、
   前記直線回帰処理部（８０）は、
   前記一定期間に、前記複数のブロック電圧値（Ｖ）と前記複数の平均ブロック電圧値（Ｖａ）を蓄積し、それと並行して、前回の前記一定期間に蓄積された複数のブロック電圧値（Ｖ）と前記複数の平均ブロック電圧値（Ｖａ）の関係を直線回帰処理して１つの回帰直線の情報を得ることを特徴とする装置。
4. 請求項３記載の装置において、
   前記一定期間毎に、前記回帰直線が更新され、
   前記基準電圧取得部（８２）は、今回の前記一定期間における前記基準ブロック電圧値（Ｖｂ）の取得を、前回の前記一定期間に得られた前記回帰直線の情報に基づいて行うことを特徴とする装置。
5. 請求項２記載の装置において、
   前記直線回帰処理部（８０）は、
   前記一定期間に、前記複数のブロック電圧値（Ｖ）と前記複数の平均ブロック電圧値（Ｖａ）を蓄積し、当該一定期間の最後の前記単位時間に相当する期間において、前記一定期間に蓄積された複数のブロック電圧値（Ｖ）と前記複数の平均ブロック電圧値（Ｖａ）の関係を直線回帰処理して１つの回帰直線の情報を得ることを特徴とする装置。
6. 請求項５記載の装置において、
   前記一定期間毎に、前記回帰直線が更新され、
   前記基準電圧取得部（８２）は、今回の前記一定期間における前記基準ブロック電圧値（Ｖｂ）の取得を、前回の前記一定期間の最後の前記単位時間に相当する期間に得られた前記回帰直線の情報に基づいて行うことを特徴とする装置。
7. 請求項２〜６のいずれか１項に記載の装置において、
   前記二次電池システム（１０）の起動時から最初の前記回帰直線の情報が得られるまでの期間は、少なくとも前記基準電圧取得部（８２）及び前記情報取得部（５４）での処理を行わないことを特徴とする装置。
8. 請求項２〜７のいずれか１項に記載の装置において、
   前記ブロック電圧値（Ｖ）は、前記一定期間だけ遅延する遅延回路（８８ａ）を介して前記直線回帰処理部（８０）及び前記基準電圧取得部（８２）に入力され、
   前記平均ブロック電圧値（Ｖａ）は、前記一定期間だけ遅延する遅延回路（８８ｂ）を介して前記直線回帰処理部（８０）に入力されることを特徴とする装置。
9. 請求項８記載の装置において、
   前記遅延回路（８８ａ、８８ｂ）の遅延時間は、少なくとも１つの前記単電池（２８）の短絡によって、一時的にブロック電圧が降下する挙動に応じて選択されていることを特徴とする装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置において、
    前記電圧しきい値（Ｖｔｈ）は、少なくとも１つの前記単電池（２８）の短絡によって、ブロック電圧が一時的に降下する電圧値が選択されることを特徴とする装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置において、
    前記情報取得部（５４）からの前記モジュール情報を受け取って、該モジュール情報をエラーメッセージと共に出力するエラー出力部（７８）を有することを特徴とする装置。
12. それぞれ２以上の二次電池の単電池（２８）が接続された複数のブロック（２６）を収容したモジュール（２２）を複数有する二次電池システム（１０）の異常発生部位を特定する方法であって、
    ブロック単位に処理を行うブロック電圧計測ステップと、
    モジュール単位に処理を行う平均ブロック電圧算出ステップと、
    モジュール単位に処理を行う情報取得ステップと、
    前記二次電池の異常発生の通報を受信する通報受信ステップと、
    モジュール特定ステップと、を有し、
    前記ブロック電圧計測ステップは、複数の前記ブロック（２６）の両端電圧を計測して、それぞれブロック電圧値（Ｖ）として出力し、
    前記平均ブロック電圧算出ステップは、前記ブロック電圧計測ステップからのブロック電圧値（Ｖ）に基づいて、対応する前記モジュール（２２）の平均ブロック電圧値（Ｖａ）を算出し、
    情報取得ステップは、
    各モジュール（２２）に含まれる各ブロック（２６）について、単位時間毎のブロック電圧値（Ｖ）を蓄積し、蓄積した単位時間毎の前記ブロック電圧値（Ｖ）と、対応するモジュール（２２）の単位時間毎の平均ブロック電圧値（Ｖａ）との関係を直線回帰処理して、各ブロック（２６）にそれぞれ対応した基準ブロック電圧値（Ｖｂ）を得、
    各ブロック（２６）について、蓄積した単位時間毎のブロック電圧値（Ｖ）と、取得した基準ブロック電圧値（Ｖｂ）との差（ΔＶ）を算出し、
    前記差（ΔＶ）が予め設定された電圧しきい値（Ｖｔｈ）以上となるブロック電圧値（Ｖ）の出力元のブロック（２６）を収容したモジュール（２２）のモジュール情報を取得し、
    前記モジュール特定ステップは、
    前記通報受信ステップでの前記通報の受信の際に、前記情報取得ステップにて取得した前記モジュール情報に対応するモジュール（２２）を、異常発生したモジュールとして特定することを特徴とする方法。

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