JP6635743B2 - 蓄電池保全装置、及び、蓄電池保全方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池保全装置、及び、蓄電池保全方法に関する。

近年、再生可能エネルギーの普及に伴う負荷平準化を図るための有効手段として、分散型電源としての蓄電池システムの普及が進みつつある。こうした蓄電池システムに用いられる蓄電池は、充放電を繰り返すにつれて劣化が進行していく。

ここで、特許文献１には、蓄電池の寿命を予測する寿命予測装置が開示されている。より具体的には、この寿命予測装置は、蓄電デバイスを運転制御する寿命予測用運転制御部と、複数の運転条件の測定データを収集し、評価特性を算出して逐次蓄積するデータ収集部と、蓄積された評価データを、適切な近似関数でカーブフィッティングすることにより、評価特性と運転時間との関係を示す回帰式を作成するデータ解析部と、回帰式を基に、任意の運転条件における評価特性の予測値を算出する寿命予測式を作成する寿命予測式作成部とを備えている。そして、作成した寿命予測式を参照することで、蓄電池の劣化度合いを推測することができる。

国際公開第２０１４／１０３７０５号

上述したように、特許文献１の寿命予測装置では、複数の運転条件の測定データに基づいて、評価特性を算出し、逐次データに蓄積している。そのため、寿命予測を行うためのデータ量が膨大となるおそれがある。特に、例えば、大型の蓄電システムや電気自動車などに使用されるリチウムイオン電池システム（組電池）は、多数の単電池から構成されているものが多く、劣化状態等を判定・管理するため、複数の単電池それぞれについて、例えば、電圧、電流、温度などの測定データを取得（サンプリング）して記憶、及び／又は送信しようとした場合、取り扱うデータ量が膨大な量となり、ストレージの記憶容量や通信量（通信料）が膨大となるおそれがあった。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、蓄電池の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確に蓄電池の劣化状態を管理することが可能な蓄電池保全装置及び蓄電池保全方法を提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電池保全装置は、組電池を構成する複数の単電池それぞれの電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出された所定のタイミングにおける電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類手段と、単電池それぞれについて、各電圧区分毎に、当該各電圧区分に分類された度数を取得する度数取得手段と、度数取得手段により取得された度数に基づいて、各単電池が属する電圧区分を決定する区分決定手段と、電圧区分毎に、当該電圧区分に属すると決定された単電池の劣化を判定する劣化判定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、組電池を構成する複数の単電池それぞれの電圧を検出する電圧検出ステップと、電圧検出ステップにおいて検出された所定のタイミングにおける電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類ステップと、単電池それぞれについて、各電圧区分毎に、当該各電圧区分に分類された度数を取得する度数取得ステップと、度数取得ステップにおいて取得された度数に基づいて、各単電池が属する電圧区分を決定する区分決定ステップと、電圧区分毎に、当該電圧区分に属すると決定された単電池の劣化を判定する劣化判定ステップとを備えることを特徴とする。

本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、所定のタイミングにおける電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分の内いずれの区分に属するかが分類され、単電池それぞれについて、各電圧区分毎に、当該各電圧区分に分類された度数が取得され、取得された度数に基づいて、各単電池が属する電圧区分が決定される。そして、電圧区分毎に、当該電圧区分に属すると決定された単電池の劣化が判定される。そのため、全ての測定データを記憶等する必要がなく、また、電圧区分毎に、該電圧区分に属する単電池の劣化を統合的に判定することができる。その結果、蓄電池の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確に蓄電池の劣化状態を管理することが可能となる。

本発明に係る蓄電池保全装置では、劣化判定手段が、上記電圧区分の内、最も電圧値の高い電圧区分に属し、かつ最も度数が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化を判定することが好ましい。

また、本発明に係る蓄電池保全方法では、劣化判定ステップにおいて、上記電圧区分の内、最も電圧値の高い電圧区分に属し、かつ最も度数が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化を判定することが好ましい。

ところで、通常、高電位になるほど蓄電池の劣化が加速する。ここで、本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、電圧区分の内、最も電圧値の高い電圧区分に属し、かつ最も度数が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化が判定される。すなわち、組電池の劣化を、最も劣化が進んでいると推定される１つの単電池で代表させて判定することができる。その結果、蓄電池（組電池）の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確に蓄電池の劣化状態を管理することが可能となる。

本発明に係る蓄電池保全装置では、分類手段が、充電完了時の電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分の内いずれの区分に属するかを分類することが好ましい。

この場合、充電完了時の電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分の内いずれの区分に属するかが分類される。そのため、充電完了時の電圧区分毎に、該電圧区分に属する単電池の劣化を統合的に判定することができる。また、組電池の劣化を、最も劣化が進んでいると推定される１つの単電池で代表させて判定することができる。

本発明に係る蓄電池保全装置は、組電池を構成する複数の単電池それぞれの電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段により検出された所定の期間における電圧の積分値が、予め複数設定されている所定の積分値区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類手段と、積分値区分毎に、当該積分値区分に属する単電池の劣化を判定する劣化判定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、組電池を構成する複数の単電池それぞれの電圧を検出する電圧検出ステップと、電圧検出ステップにおいて検出された所定の期間における電圧の積分値が、予め複数設定されている所定の積分値区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類ステップと、積分値区分毎に、当該積分値区分に属する単電池の劣化を判定する劣化判定ステップとを備えることを特徴とする。

本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、所定の期間（区間）における電圧の積分値が、予め複数設定されている所定の積分値区分の内いずれの区分に属するかが分類され、積分値区分毎に、当該積分値区分に属する単電池の劣化が判定される。そのため、積分値区分毎に、該積分値区分に属する単電池の劣化を統合的に判定することができる。その結果、蓄電池の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確に蓄電池の劣化状態を管理することが可能となる。

本発明に係る蓄電池保全装置では、劣化判定手段が、上記積分値区分の内、最も積分値の大きい積分値区分に属し、かつ最も積分値が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化を判定することが好ましい。

また、本発明に係る蓄電池保全方法では、劣化判定ステップにおいて、上記積分値区分の内、最も積分値の大きい積分値区分に属し、かつ最も積分値が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化を判定することが好ましい。

ところで、通常、高電位状態に長時間おかれるほど蓄電池の劣化が加速する。ここで、本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、積分値区分の内、最も積分値の大きい積分値区分に属し、かつ最も積分値が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化が判定される。すなわち、組電池の劣化を、最も劣化が進んでいると推定される１つの単電池で代表させて判定することができる。その結果、蓄電池（組電池）の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確に蓄電池の劣化状態を管理することが可能となる。

本発明に係る蓄電池保全装置は、組電池を構成する複数の単電池それぞれの温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段により検出された所定のタイミングにおける温度が、予め複数設定されている所定の温度区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類手段と、単電池それぞれについて、各温度区分毎に、当該各温度区分に分類された度数を取得する度数取得手段と、度数取得手段により取得された度数に基づいて、各単電池が属する温度区分を決定する区分決定手段と、温度区分毎に、当該温度区分に属すると決定された単電池の劣化を判定する劣化判定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る蓄電池保全方法は、組電池を構成する複数の単電池それぞれの温度を検出する温度検出ステップと、温度検出ステップにおいて検出された所定のタイミングにおける温度が、予め複数設定されている所定の温度区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類ステップと、単電池それぞれについて、各温度区分毎に、当該各温度区分に分類された度数を取得する度数取得ステップと、度数取得ステップにおいて取得された度数に基づいて、各単電池が属する温度区分を決定する区分決定ステップと、温度区分毎に、当該温度区分に属すると決定された単電池の劣化を判定する劣化判定ステップとを備えることを特徴とする。

本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、所定のタイミングにおける温度が、予め複数設定されている所定の温度区分の内いずれの区分に属するかが分類され、単電池それぞれについて、各温度区分毎に、当該各温度区分に分類された度数が取得され、取得された度数に基づいて、各単電池が属する温度区分が決定される。そして、温度区分毎に、当該温度区分に属すると決定された単電池の劣化が判定される。そのため、温度区分毎に、該温度区分に属する単電池の劣化を統合的に判定することができる。その結果、蓄電池の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確に蓄電池の劣化状態を管理することが可能となる。

本発明に係る蓄電池保全装置では、劣化判定手段が、温度区分の内、最も温度の高い温度区分に属し、かつ最も度数が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化を判定することが好ましい。

また、本発明に係る蓄電池保全方法では、劣化判定ステップにおいて、温度区分の内、最も温度の高い温度区分に属し、かつ最も度数が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化を判定することが好ましい。

ところで、通常、高温になるほど蓄電池の劣化が加速する。ここで、本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、温度区分の内、最も温度の高い温度区分に属し、かつ最も度数が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化が判定される。すなわち、組電池の劣化を、最も劣化が進んでいると推定される１つの単電池で代表させて判定することができる。その結果、蓄電池（組電池）の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確に蓄電池の劣化状態を管理することが可能となる。

本発明に係る蓄電池保全装置では、劣化判定手段が、温度区分の内、最も温度の低い温度区分に属し、かつ最も度数が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化を判定することが好ましい。

また、本発明に係る蓄電池保全方法では、劣化判定ステップにおいて、温度区分の内、最も温度の低い温度区分に属し、かつ最も度数が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化を判定することが好ましい。

ところで、通常、低温充電時には蓄電池の温度が低いほど異常劣化が進む（例えば、リチウムデンドライトの生成が促進される）。ここで、本発明に係る蓄電池保全装置、又は蓄電池保全方法によれば、温度区分の内、最も温度の低い温度区分に属し、かつ最も度数が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化が判定される。すなわち、組電池の異常劣化（例えばリチウムデンドライトの生成）を、最も異常劣化が進んでいると推定される１つの単電池で代表させて判定することができる。その結果、保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確に蓄電池（組電池）の劣化状態を管理することが可能となる。

本発明によれば、蓄電池の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確に蓄電池（組電池及び該組電池を構成する単電池）の劣化状態を管理することが可能となる。

第１実施形態に係る蓄電池保全装置、及び該蓄電池保全装置が適用されたＥＭＳの構成を示すブロック図である。 ＥＭＳを構成する蓄電システムのブロック図である。 蓄電システムを構成するバッテリモジュールのブロック図である。 単電池の充電完了時電圧を電圧区分毎に分類したときの一例を示す図である。 第１実施形態に係る蓄電池保全装置による蓄電池保全処理の処理手順を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る蓄電池保全装置、及び該蓄電池保全装置が適用されたＥＭＳの構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係る蓄電池保全装置、及び該蓄電池保全装置が適用されたＥＭＳの構成を示すブロック図である。 第４実施形態に係る蓄電池保全装置、及び該蓄電池保全装置が適用されたＥＭＳの構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を併せて用いて、第１実施形態に係る蓄電池保全装置１の構成について説明する。図１は、蓄電池保全装置１及び該蓄電池保全装置１が適用されたＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）２０の構成を示すブロック図である。なお、ここでは、蓄電池保全装置１が、例えば事務所や工場等の高圧受電契約の電力需要者が保有するＥＭＳ２０に適用された場合を例にして説明する。

蓄電池保全装置１は、主として、データサーバ１０と、蓄電システムデマンド監視装置２４と、蓄電システム２６とから構成されている。データサーバ１０は、保全センターに設置されており、複数のＥＭＳ２０，２０における蓄電システム２６とデマンドの管理を行っている。データサーバ１０は、演算処理を行うＣＰＵ、該ＣＰＵによって実行されるプログラムを記憶するＨＤＤやＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、ＥＭＳ２０との間でデータを送受信する通信インターフェイスなどを備えて構成されている。

データサーバ１０（保全センター）は、蓄電システム２６の管理にあたって、該蓄電システム２６に関するデータ受信、解析・状態分析、データベース化、状態情報の通報、異常警報の受信やその警報の対処などを行う。また、デマンド管理にあたって、デマンドに関するデータの受信、解析やデマンドの予測、管理パラメータの生成、制御値の送受信、警報の受信やその警報の対処などを行う。

さらに、データサーバ１０（保全センター）は、ＥＭＳ２０で収集したデマンド電力・環境情報、電池情報等をデータベース化し、このデータベースの情報に基づいて判断される蓄電池（リチウムイオン電池）や各機器の劣化状態、異常状態等の予測や監視を行う。またこれらの情報をＥＭＳ２０におけるデマンド制御装置２５に送信してＥＭＳ２０の需要者にその状態を表示するとともに、必要に応じて各機器の遠隔操作や緊急停止信号の送信や保全出動の判断を行う。

ＥＭＳ２０は、高圧受電設備２１と、太陽光発電設備２２と、設備機器２３とを備えている。また、ＥＭＳ２０は、蓄電システムデマンド監視装置２４と、デマンド制御装置２５と、蓄電システム２６とを備えている。なお、高圧受電設備２１には、６．６ｋＶの系統配線Ｌが接続されている。

高圧受電設備２１は、ＥＭＳ２０を所有する需要者の構内に設置され、系統配線Ｌから供給される電気を受電し、降圧して設備機器２３に供給する。太陽光発電設備２２は、太陽電池およびパワーコンディショナを備えている。太陽光発電設備２２では、太陽電池が発電する直流電力をパワーコンディショナによって交流電力に変換し、三相２００Ｖ（または単相２００Ｖ）配電系統に接続して設備機器２３に電力を供給する。設備機器２３は、需要者の建物内の空調、換気機器、工作機械、エレベータ等の照明やＯＡ機器などである。これらの設備機器２３には、温度や消費電力などの状態を検出する状態検出センサや設備機器を運転する際の制御装置などが設けられている。

蓄電システムデマンド監視装置２４は、通信インターフェイスを備えており、例えば、蓄電システム２６の電池状態、及び高圧受電設備２１や設備機器２３等の状態監視データを収集し、保全センターのデータサーバ１０に送信する。また、データサーバ１０から送信される情報を受信し、デマンド制御装置２５に伝送する。

デマンド制御装置２５は、各設備機器２３および蓄電システム２６の充放電の最適運転となるように組み込まれたアルゴリズムに基づく制御を行う。デマンド制御装置２５は、制御対象となる設備機器２３の状態検出センサや制御装置とのインターフェイスを備えている。さらには、蓄電システム２６や蓄電システムデマンド監視装置２４とのインターフェイスを備えている。デマンド制御装置２５では、需要者における省エネルギー化、負荷標準化、およびピークカットを実現している。

蓄電システム２６は、図２に示すように、バッテリパック３１を備えている。バッテリパック３１には、制御電源３２、統合ＥＣＵ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３３、およびジャンクション回路３４が接続されている。また、ジャンクション回路３４には、インバータ３５が接続されている。

バッテリパック３１は、ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）４１および複数のバッテリモジュール４２（特許請求の範囲に記載の組電池に相当）を備えている。また、バッテリモジュール４２の間には、安全プラグ４３が介在されている。また、バッテリパック３１には、該バッテリパック３１を冷却するための冷却システム４４が設けられている。冷却システム４４としては、空冷式のものと水冷式のものとのいずれを用いることもできる。

バッテリモジュール４２は、図３に示すように、複数のセル（単電池：リチウムイオン電池）４２Ａ，４２Ａを有して構成されている。各セル４２Ａそれぞれには、該セル４２の電圧を検出する電圧センサ５１（特許請求の範囲に記載の電圧検出手段に相当）、および該セル４２の温度を検出する温度センサ５３（特許請求の範囲に記載の温度検出手段に相当）が設けられている。また、バッテリモジュール４２は、系（バッテリモジュール４２）に流れる電流値を検出する電流センサ５２を有している。電圧センサ５１、電流センサ５２、および温度センサ５３は、ＢＭＵ４１に接続されている。

ＢＭＵ４１は、電圧センサ５１により検出された電圧値、電流センサ５２により検出された電流値、及び、温度センサ５３により検出された温度を所定の周期、例えば５０〜１００ｍｓｅｃ周期で読み込み、充放電禁止・許可・停止等の信号を統合ＥＣＵ３３に出力する。統合ＥＣＵ３３は、ＢＭＵ４１から出力された信号に基づいてジャンクション回路３４（インバータ３５）を制御する。

さらに、統合ＥＣＵ３３は、これらの電圧値、電流値、および温度等の情報を蓄電システムデマンド監視装置２４に伝送する。蓄電システムデマンド監視装置２４は、伝送されたこれらの情報を、例えば、電圧区分毎に分類・区分け等した後、データサーバ１０に送信する。なお、詳細は後述する。データサーバ１０は、受信した電圧区分毎の分類・区分け情報等に基づいて、蓄電システム２６が有するバッテリモジュール４２（セル４２Ａ）について、劣化しているか否かの判定などを行う。なお、本実施形態では、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）が劣化しているか否かの判定を保全センターのデータサーバ１０で行っているが、例えば、ＥＭＳ２０内における蓄電システムデマンド監視装置２４などで行うようにすることもできる。

特に、蓄電システムデマンド監視装置２４及びデータサーバ１０は、バッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確にバッテリモジュール４２（セル４２Ａ）の劣化状態を管理する機能を有している。そのため、蓄電システムデマンド監視装置２４は、分類部２４１、度数取得部２４２、及び区分決定部２４３を機能的に備えている。また、データサーバ１０は、劣化判定部１０１を機能的に備えている。蓄電システムデマンド監視装置２４では、例えばＨＤＤ等に記憶されているプログラムがＣＰＵで実行されることにより、分類部２４１、度数取得部２４２、及び区分決定部２４３の各機能が実現される。同様に、データサーバ１０では、例えばＨＤＤ等に記憶されているプログラムがＣＰＵで実行されることにより、劣化判定部１０１の機能が実現される。

分類部２４１は、電圧センサ５１により検出された所定のタイミングにおける電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分（管理区分）（以下、単に「区分」ともいう）の内いずれの区分に属するかを分類する。より具体的には、分類部２４１は、例えば、充電完了時の電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分の内いずれの区分に属するかを分類する（例えば、図４参照）。すなわち、分類部２４１は、特許請求の範囲に記載の分類手段として機能する。

ここで、例えば、各セル４２Ａ（単電池）にＩＤ（例えば１〜ｎ）が付与されたバッテリモジュール４２（組電池）において、満充電と定義するセル電圧を４．０５０（Ｖ）とすると、その電圧値到達時がバッテリモジュール４２の充電完了となり、電流印加が停止されるが、その電圧に到達するセル４２Ａは１個（または数個）のセル４２Ａとなる。

そこで、図４に示されるように、充電完了電圧を、例えば、４つの電圧区分Ａ〜Ｄ、すなわち、４．０５０（Ｖ）以上の区分Ａ、４．０５０（Ｖ）未満４．０４０（Ｖ）以上の区分Ｂ、４．０４０（Ｖ）未満４．０３０（Ｖ）以上の区分Ｃ、４．０３０（Ｖ）未満４．０２０（Ｖ）以上の区分Ｄに分類する。

なお、本実施形態では１０ｍＶ毎に区分Ａ〜Ｄの４区分（グループ）に分類して管理したが、例えば、対象となるセル４２Ａ（単電池）の品質バラツキによっては、例えば、２０ｍＶ毎に区分（グループ分け）してもよい。又は、区分の数（範囲）を増やして５区分（グループ）以上としてもよい。なお、分類部２４１によって分類された結果は、度数取得部２４２に出力される。

度数取得部２４２は、例えば、複数回、充電（充放電）が行われた場合に、セル４２Ａ（単電池）それぞれについて、各電圧区分Ａ〜Ｄ毎に、当該各電圧区分Ａ〜Ｄに分類された度数（回数）を取得する。すなわち、度数取得部２４２は、特許請求の範囲に記載の度数取得手段として機能する。なお、度数取得部２４２により取得された各電圧区分Ａ〜Ｄに分類されたセル４２Ａそれぞれの度数（回数）は、区分決定部２４３に出力される。

区分決定部２４３は、度数取得部２４２により取得された度数に基づいて、各セル４２Ａ（単電池）それぞれが属する電圧区分を決定する。より具体的には、区分決定部２４３は、各セル４２Ａについて、度数が最も大きい電圧区分を、当該セル４２Ａが属する区分（電圧区分）として決定する。すなわち、区分決定部２４３は、特許請求の範囲に記載の区分決定手段として機能する。

ここで、例えば、充電が１０００回行われた場合に、あるセル４２Ａの充電完了時の電圧が、４．０５０Ｖ（区分Ａ）のときが８００回であり、４．０４０以上４．０５０未満（区分Ｂ）のときが２００回であったとした場合、このセル４２Ａは、４．０５０Ｖの区分（すなわち区分Ａ）に分類される。なお、区分決定部２４３により決定された各セル４２Ａが属する区分、及びその度数などの情報は、劣化判定部１０１に出力される。

劣化判定部１０１は、電圧区分Ａ〜Ｄ毎に、当該電圧区分Ａ〜Ｄに属すると決定されたセル４２Ａの劣化を判定（定義）する。また、劣化判定部１０１は、電圧区分Ａ〜Ｄの内、最も電圧値の高い電圧区分Ａに属し、かつ最も度数が大きいセル４２Ａに基づいて、バッテリモジュール４２の劣化を判定する。すなわち、劣化判定部１０１は、特許請求の範囲に記載の劣化判定手段として機能する。

ここで、充電完了電圧は、個々のセル４２Ａ固有の内部抵抗値との関係で、開放端子電圧＋電流×内部抵抗値で表され、略全てのセル４２Ａがそれぞれ同様の充電完了電圧となることから、初期からセル４２Ａ個々の充電完了電圧を上記区分ＡからＤに分類することができ、４区分（グループ）の寿命定義とすることで、全てのセル（単電池）データを取り扱うことなく寿命（すなわち、劣化の程度）を判定・管理することができる。

その際に、バッテリモジュール４２（蓄電システム）の寿命判定や寿命推定は、区分Ａの単電池のみで定義することができ、区分Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれの代表的なセル４２Ａ（単電池）で定義すればよい。区分Ａの寿命判定や寿命推定は、例えば、初期状態から取得している充電完了時の容量（Ｗｈ）の垂下特性を算出して、初期状態に対する比率から算出することができる。区分Ｂ、Ｃ、Ｄは、上記充電完了電圧値到達（４．０５０（Ｖ））までの所要時間を当該区分における代表的なセル４２Ａの充電状態データから推定して容量を定義することで、膨大な個々のセル４２Ａの状態情報データを取り扱うことなく寿命判定や寿命推定ができる。

なお、充電時の各セル４２Ａ（単電池）の温度が該セル４２Ａの内部抵抗に影響を及ぼすことから、予め各温度に対する補正係数を設定しておくことが好ましい。

次に、図５を参照しつつ、蓄電池保全装置１の動作について説明する。ここで、図５は、蓄電池保全装置１による蓄電池保全処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、主として、蓄電システムデマンド監視装置２４及びデータサーバ１０において、所定のタイミングで繰り返して実行される。

ステップＳ１００（電圧検出ステップ）では、バッテリモジュール４２（組電池）を構成する複数のセル４２Ａ（単電池）それぞれの電圧が検出されて読み込まれる。

続いて、ステップＳ１０２（分類ステップ）では、ステップＳ１００において検出された所定のタイミング（例えば、充電完了時）における電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分Ａ〜Ｄの内いずれの区分に属するかが分類される。なお、区分の分類方法については上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

続くテップＳ１０４（度数取得ステップ）では、セル４２Ａ（単電池）それぞれについて、各電圧区分Ａ〜Ｄ毎に、当該各電圧区分Ａ〜Ｄに分類された度数が取得される。

次に、ステップＳ１０６（区分決定ステップ）では、ステップＳ１０４において取得された度数に基づいて、各セル４２Ａが属する電圧区分が決定される。なお、電圧区分の決定の仕方については上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

そして、ステップＳ１０８（劣化判定ステップ）では、電圧区分Ａ〜Ｄ毎に、当該電圧区分Ａ〜Ｄ（特に区分Ａ）に属すると決定されたセル４２Ａの劣化が判定（定義）される。また、ステップＳ１０８では、電圧区分Ａ〜Ｄの内、最も電圧値の高い電圧区分Ａに属し、かつ最も度数が大きいセル４２Ａに基づいて、バッテリモジュール４２の劣化が判定される。なお、セル４２Ａの劣化判定（定義）、及びバッテリモジュール４２の劣化判定の方法については、上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、充電完了時の電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分の内いずれの区分に属するかが分類され、セル４２Ａ（単電池）それぞれについて、各電圧区分毎に、当該各電圧区分に分類された度数が取得され、取得された度数に基づいて、各セル４２Ａが属する電圧区分が決定される。そして、充電完了時の電圧区分毎に、当該電圧区分に属すると決定されたセル４２Ａの劣化が判定される。そのため、全ての測定データを記憶等する必要がなく、また、電圧区分毎に、該電圧区分に属するセル４２Ａの劣化を統合的に判定することができる。その結果、バッテリモジュール４２及び各セル４２Ａの保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確にバッテリモジュール４２及び各セル４２Ａの劣化状態を管理することが可能となる。

また、本実施形態によれば、電圧区分の内、最も電圧値の高い電圧区分に属し、かつ最も度数（回数）が大きいセル４２Ａ（単電池）に基づいて、バッテリモジュール４２（組電池）の劣化が判定される。すなわち、バッテリモジュール４２の劣化を、最も劣化が進んでいると推定される１つのセル４２Ａで代表させて判定することができる。その結果、バッテリモジュール４２の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確にバッテリモジュール４２の劣化状態を管理することが可能となる。

（第２実施形態）
ところで、通常、蓄電池（リチウムイオン電池）は、高電位状態に長時間おかれるほど劣化が加速する。そこで、上述した第１実施形態では、セル４２Ａを充電完了時の電圧値で区分（グループ化）したが、電圧の積分値（電圧×時間、すなわち、高電位状態に置かれている時間）に応じて区分（グループ化）するようにしてもよい。

そこで、次に、図６を用いて、第２実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｂの構成について説明する。ここでは、上述した第１実施形態に係る蓄電池保全装置１と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図６は、第２実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｂ、及び該蓄電池保全装置１Ｂが適用されたＥＭＳ２０Ｂの構成を示すブロック図である。なお、図６において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

蓄電池保全装置１Ｂは、ＥＭＳ２０に代えてＥＭＳ２０Ｂを備えている点、及びデータサーバ１０に代えてデータサーバ１０Ｂを備えている点で、上述した蓄電池保全装置１と異なっている。ＥＭＳ２０Ｂは、蓄電システムデマンド監視装置２４に代えて、蓄電システムデマンド監視装置２４Ｂを備えており、この蓄電システムデマンド監視装置２４Ｂは、分類部２４１に代えて分類部２４１Ｂを有している点、及び度数取得部２４２、区分決定部２４３を有していない点で上述した蓄電システムデマンド監視装置２４と異なっている。また、データサーバ１０Ｂは、劣化判定部１０１に代えて、劣化判定部１０１Ｂを有している点で上述したデータサーバ１０と異なっている。その他の構成は、上述した蓄電池保全装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

分類部２４１Ｂは、電圧センサ５１により検出された所定の期間（区間）における電圧の積分値が、予め複数設定されている所定の積分値区分の内いずれの区分に属するかを分類する。より具体的には、分類部２４１は、例えば、充電完了後の所定期間の電圧の積分値が、予め複数設定されている所定の積分値区分の内いずれの区分に属するかを分類する。すなわち、分類部２４１Ｂは、特許請求の範囲に記載の分類手段として機能する。なお、分類部２４１Ｂにより分類された結果は、劣化判定部１０１Ｂに出力される。

劣化判定部１０１Ｂは、積分値区分毎に、当該積分値区分に属するセル４２Ａ（単電池）の劣化を判定（定義）する。また、劣化判定部１０１Ｂは、積分値区分の内、最も積分値の大きい積分値区分に属し、かつ最も積分値が大きい単電池に基づいて、バッテリモジュール４２（組電池）の劣化を判定する。すなわち、劣化判定部１０１は、特許請求の範囲に記載の劣化判定手段として機能する。なお、セル４２Ａの劣化判定（定義）、及びバッテリモジュール４２の劣化判定の方法については、上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

本実施形態によれば、検出された所定の期間（例えば、充電完了後の所定期間）における電圧の積分値が、予め複数設定されている所定の積分値区分の内いずれの区分に属するかが分類され、積分値区分毎に、当該積分値区分に属するセル４２Ａ（単電池）の劣化が判定される。そのため、積分値区分毎に、該積分値区分に属するセル４２Ａの劣化を統合的に判定することができる。その結果、バッテリモジュール４２及び各セル４２Ａの保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確にバッテリモジュール４２及び各セル４２Ａの劣化状態を管理することが可能となる。

また、本実施形態によれば、積分値区分の内、最も積分値の大きい積分値区分に属し、かつ最も積分値が大きい単電池に基づいて、組電池の劣化が判定される。すなわち、バッテリモジュール４２（組電池）の劣化を、最も劣化が進んでいると推定される１つのセル４２Ａ（単電池）で代表させて判定することができる。その結果、バッテリモジュール４２の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確にバッテリモジュール４２の劣化状態を管理することが可能となる。

（第３実施形態）
ところで、通常、蓄電池（リチウムイオン電池）は、高温になるほど劣化が進む。そこで、上述した第１実施形態では、セル４２Ａを、充電完了時の電圧値で区分（グループ化）したが、温度（高温側）に応じて区分（グループ化）する構成としてもよい。

そこで、次に、図７を用いて、第３実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｃの構成について説明する。ここでは、上述した第１実施形態に係る蓄電池保全装置１と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図７は、第３実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｃ及び該蓄電池保全装置１Ｃが適用されたＥＭＳ２０Ｃの構成を示すブロック図である。なお、図７において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

蓄電池保全装置１Ｃは、ＥＭＳ２０に代えてＥＭＳ２０Ｃを備えている点、及びデータサーバ１０に代えてデータサーバ１０Ｃを備えている点で、上述した蓄電池保全装置１と異なっている。ＥＭＳ２０Ｃは、蓄電システムデマンド監視装置２４に代えて、蓄電システムデマンド監視装置２４Ｃを備えており、この蓄電システムデマンド監視装置２４Ｃは、分類部２４１、度数取得部２４２、区分決定部２４３に代えて、分類部２４１Ｃ、度数取得部２４２Ｃ、区分決定部２４３Ｃを有している点で上述した蓄電システムデマンド監視装置２４と異なっている。また、データサーバ１０Ｃは、劣化判定部１０１に代えて、劣化判定部１０１Ｃを有している点で上述したデータサーバ１０と異なっている。その他の構成は、上述した蓄電池保全装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

分類部２４１Ｃは、温度センサ５３により検出された所定のタイミングにおける温度が、予め複数設定されている所定の温度区分（高温側管理区分）の内いずれの区分に属するかを分類する。より具体的には、分類部２４１Ｃは、例えば、充電完了時の温度が、予め複数設定されている所定の温度区分（例えば、４０℃以上、４０℃未満３８℃以上、３８℃未満３６℃以上、３６℃未満３４℃以上など）の内いずれの区分に属するかを分類する。すなわち、分類部２４１Ｃは、特許請求の範囲に記載の分類手段として機能する。なお、分類部２４１Ｃによって分類された結果は、度数取得部２４２Ｃに出力される。

度数取得部２４２Ｃは、セル４２Ａ（単電池）それぞれについて、各温度区分毎に、当該各温度区分に分類された度数（回数）を取得する。すなわち、度数取得部２４２Ｃは、特許請求の範囲に記載の度数取得手段として機能する。なお、度数取得部２４２Ｃにより取得された度数は、区分決定部２４３Ｃに出力される。

区分決定部２４３Ｃは、度数取得部２４２Ｃにより取得された度数に基づいて、各セル４２Ａ（単電池）が属する温度区分を決定する。より具体的には、区分決定部２４３Ｃは、各セル４２Ａについて、度数が最も大きい温度区分を、当該セル４２Ａが属する区分（温度区分）として決定する。すなわち、区分決定部２４３Ｃは、特許請求の範囲に記載の区分決定手段として機能する。なお、区分の決定方法については上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。区分決定部２４３Ｃにより決定された各セル４２Ａが属する区分、及びその度数などの情報は、劣化判定部１０１Ｃに出力される。

劣化判定部１０１Ｃは、温度区分毎に、当該温度区分に属すると決定されたセル４２Ａの劣化を判定（定義）する。また、劣化判定部１０１Ｃは、温度区分の内、最も温度の高い温度区分に属し、かつ最も度数が大きいセル４２Ａに基づいて、バッテリモジュール４２（組電池）の劣化を判定する。すなわち、劣化判定部１０１Ｃは、特許請求の範囲に記載の劣化判定手段として機能する。なお、セル４２Ａの劣化判定、及びバッテリモジュール４２の劣化判定の方法については、上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

本実施形態によれば、所定のタイミング（例えば充電完了時）における温度が、予め複数設定されている所定の温度区分の内いずれの区分に属するかが分類され、セル４２Ａ（単電池）それぞれについて、各温度区分毎に、当該各温度区分に分類された度数（回数）が取得され、取得された度数に基づいて、各セル４２Ａの温度区分が決定される。そして、温度区分毎に、当該温度区分に属すると決定されたセル４２Ａの劣化が判定される。そのため、温度区分毎に、該温度区分に属するセル４２Ａの劣化を統合的に判定することができる。その結果、バッテリモジュール４２及び各セル４２Ａの保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確にバッテリモジュール４２及び各セル４２Ａの劣化状態を管理することが可能となる。

また、本実施形態によれば、温度区分の内、最も温度の高い温度区分に属し、かつ最も度数が大きい単電池に基づいて、バッテリモジュール４２（組電池）の劣化が判定される。すなわち、バッテリモジュール４２の劣化を、最も劣化が進んでいると推定される１つのセル４２Ａで代表させて判定することができる。その結果、バッテリモジュール４２の保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確にバッテリモジュール４２の劣化状態を管理することが可能となる。

（第４実施形態）
ところで、通常、蓄電池（リチウムイオン電池）は、充電時における蓄電池の温度が低いほど異常劣化が進む（例えば、リチウムデンドライトの生成が促進される）。そこで、上述した第１実施形態では、セル４２Ａを、充電完了時の電圧値で区分（グループ化）したが、温度（低温側（例えば、１５℃以下））に応じて区分（グループ化）する構成としてもよい。

そこで、次に、図８を用いて、第４実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｄの構成について説明する。ここでは、上述した第３実施形態に係る蓄電池保全装置３と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図８は、第４実施形態に係る蓄電池保全装置１Ｄ、及び該蓄電池保全装置１Ｄが適用されたＥＭＳ２０Ｄの構成を示すブロック図である。なお、図８において第３実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

蓄電池保全装置１Ｄは、ＥＭＳ２０Ｃに代えてＥＭＳ２０Ｄを備えている点、及びデータサーバ１０Ｃに代えてデータサーバ１０Ｄを備えている点で、上述した蓄電池保全装置３と異なっている。ＥＭＳ２０Ｄは、蓄電システムデマンド監視装置２４Ｃに代えて、蓄電システムデマンド監視装置２４Ｄを備えており、この蓄電システムデマンド監視装置２４Ｄは、分類部２４１Ｃに代えて分類部２４１Ｄを有している点で上述した蓄電システムデマンド監視装置２４と異なっている。また、データサーバ１０Ｄは、劣化判定部１０１Ｃに代えて、劣化判定部１０１Ｄを有している点で上述したデータサーバ１０Ｃと異なっている。その他の構成は、上述した蓄電池保全装置３と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

分類部２４１Ｄは、温度センサ５３により検出された所定のタイミングにおける温度が、予め複数設定されている所定の温度区分（低温側管理区分）の内いずれの区分に属するかを分類する。より具体的には、分類部２４１Ｄは、例えば、充電完了時の温度が、予め複数設定されている所定の温度区分（例えば、１５℃未満、１５℃以上１７℃未満、１７℃以上１９℃未満、１９℃以上２１℃未満など）の内いずれの区分に属するかを分類する。

劣化判定部１０１Ｄは、温度区分毎に、当該温度区分に属すると決定されたセル４２Ａ（単電池）の劣化を判定（定義）する。また、劣化判定部１０１Ｄは、温度区分の内、最も温度の低い温度区分に属し、かつ最も度数（回数）が大きいセル４２Ａに基づいて、バッテリモジュール４２（組電池）の異常劣化（リチウムイオンデンドライトの析出）を判定する。

本実施形態によれば、温度区分の内、最も温度の低い温度区分に属し、かつ最も度数（回数）が大きいセル４２Ａ（単電池）に基づいて、バッテリモジュール４２（組電池）の劣化が判定される。すなわち、バッテリモジュール４２の異常劣化（リチウムデンドライトの生成）を、最も異常劣化が進んでいると推定される１つのセル４２Ａで代表させて判定することができる。その結果、保全（管理）に用いるデータ量を削減でき、かつ適確にバッテリモジュール４２Ａの劣化状態を管理することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明をＥＭＳ２０に用いられるバッテリモジュール４２に適用したが、例えば、電気自動車やハイブリッド車に搭載されるバッテリモジュールに適用することもできる。

また、保全センターのデータサーバ１０と、ＥＭＳ２０を構成する蓄電システムデマンド監視装置２４との機能分担は、上記実施形態に限られることなく、求められる要件やコスト等により任意に変更してもよい。

また、上記実施形態では、セル４２Ａごとに温度を検出しているが、バッテリモジュール４２ごとに温度を検出してもよい。

上記実施形態では、度数が最も多い区分をセル４２Ａ（単電池）の属する区分と決定したが、例えば、電圧値（区分）と度数との乗算値に応じて区分を決めてもよい。

なお、上述した第１〜第４実施形態に係る蓄電池の保線装置／保全方法は、単独で用いることもできるが、互いに組み合わせて用いてもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 蓄電池保全装置
１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ データサーバ
１０１，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ 劣化判定部
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ ＥＭＳ
２１ 高圧受電設備
２２ 太陽光発電設備
２３ 設備機器
２４，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ 蓄電システムデマンド監視装置
２４１，２４１Ｂ，２４１Ｃ，２４１Ｄ 分類部
２４２，２４２Ｃ 度数取得部
２４３，２４３Ｃ 区分決定部
２５ デマンド制御装置
２６ 蓄電システム
３１ バッテリパック
３２ 制御電源
３３ 統合ＥＣＵ
３４ ジャンクション回路
３５ インバータ
４１ ＢＭＵ
４２ バッテリモジュール
４２Ａ セル
４３ 安全プラグ
４４ 冷却システム
５１ 電圧センサ
５２ 電流センサ
５３ 温度センサ

Claims (15)

1. 組電池を構成する複数の単電池それぞれの電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段により検出された所定のタイミングにおける電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類手段と、
   前記単電池それぞれについて、各電圧区分毎に、当該電圧区分に分類された度数を取得する度数取得手段と、
   前記度数取得手段により取得された度数に基づいて、各単電池が属する電圧区分を決定する区分決定手段と、
   前記電圧区分毎に、当該電圧区分に属すると決定された単電池の劣化を判定する劣化判定手段と、を備えることを特徴とする蓄電池保全装置。
2. 前記劣化判定手段は、前記電圧区分の内、最も電圧値の高い電圧区分に属し、かつ最も前記度数が大きい単電池に基づいて、前記組電池の劣化を判定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池保全装置。
3. 前記分類手段は、充電完了時の電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分の内いずれの区分に属するかを分類することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電池保全装置。
4. 組電池を構成する複数の単電池それぞれの電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段により検出された所定の期間における電圧の積分値が、予め複数設定されている所定の積分値区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類手段と、
   前記積分値区分毎に、当該積分値区分に属する単電池の劣化を判定する劣化判定手段と、を備えることを特徴とする蓄電池保全装置。
5. 前記劣化判定手段は、前記積分値区分の内、最も積分値の大きい積分値区分に属し、かつ最も積分値が大きい単電池に基づいて、前記組電池の劣化を判定することを特徴とする請求項４に記載の蓄電池保全装置。
6. 組電池を構成する複数の単電池それぞれの温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された所定のタイミングにおける温度が、予め複数設定されている所定の温度区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類手段と、
   前記単電池それぞれについて、各温度区分毎に、当該各温度区分に分類された度数を取得する度数取得手段と、
   前記度数取得手段により取得された度数に基づいて、各単電池が属する温度区分を決定する区分決定手段と、
   前記温度区分毎に、当該温度区分に属すると決定された単電池の劣化を判定する劣化判定手段と、を備えることを特徴とする蓄電池保全装置。
7. 前記劣化判定手段は、前記温度区分の内、最も温度の高い温度区分に属し、かつ最も前記度数が大きい単電池に基づいて、前記組電池の劣化を判定することを特徴とする請求項６に記載の蓄電池保全装置。
8. 前記劣化判定手段は、前記温度区分の内、最も温度の低い温度区分に属し、かつ最も前記度数が大きい単電池に基づいて、前記組電池の劣化を判定することを特徴とする請求項６に記載の蓄電池保全装置。
9. 組電池を構成する複数の単電池それぞれの電圧を検出する電圧検出ステップと、
   前記電圧検出ステップにおいて検出された所定のタイミングにおける電圧が、予め複数設定されている所定の電圧区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類ステップと、
   前記単電池それぞれについて、各電圧区分毎に、当該各電圧区分に分類された度数を取得する度数取得ステップと、
   前記度数取得ステップにおいて取得された度数に基づいて、各単電池が属する電圧区分を決定する区分決定ステップと、
   前記電圧区分毎に、当該電圧区分に属すると決定された単電池の劣化を判定する劣化判定ステップと、を備えることを特徴とする蓄電池保全方法。
10. 前記劣化判定ステップでは、前記電圧区分の内、最も電圧値の高い電圧区分に属し、かつ最も前記度数が大きい単電池に基づいて、前記組電池の劣化を判定することを特徴とする請求項９に記載の蓄電池保全方法。
11. 組電池を構成する複数の単電池それぞれの電圧を検出する電圧検出ステップと、
    前記電圧検出ステップにおいて検出された所定の期間における電圧の積分値が、予め複数設定されている所定の積分値区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類ステップと、
    前記積分値区分毎に、当該積分値区分に属する単電池の劣化を判定する劣化判定ステップと、を備えることを特徴とする蓄電池保全方法。
12. 前記劣化判定ステップでは、前記積分値区分の内、最も積分値の大きい積分値区分に属し、かつ最も積分値が大きい単電池に基づいて、前記組電池の劣化を判定することを特徴とする請求項１１に記載の蓄電池保全方法。
13. 組電池を構成する複数の単電池それぞれの温度を検出する温度検出ステップと、
    前記温度検出ステップにおいて検出された所定のタイミングにおける温度が、予め複数設定されている所定の温度区分の内いずれの区分に属するかを分類する分類ステップと、
    前記単電池それぞれについて、各温度区分毎に、当該各温度区分に分類された度数を取得する度数取得ステップと、
    前記度数取得ステップにおいて取得された度数に基づいて、各単電池が属する温度区分を決定する区分決定ステップと、
    前記温度区分毎に、当該温度区分に属すると決定された単電池の劣化を判定する劣化判定ステップと、を備えることを特徴とする蓄電池保全方法。
14. 前記劣化判定ステップでは、前記温度区分の内、最も温度の高い温度区分に属し、かつ最も前記度数が大きい単電池に基づいて、前記組電池の劣化を判定することを特徴とする請求項１３に記載の蓄電池保全方法。
15. 前記劣化判定ステップでは、前記温度区分の内、最も温度の低い温度区分に属し、かつ最も前記度数が大きい単電池に基づいて、前記組電池の劣化を判定することを特徴とする請求項１３に記載の蓄電池保全方法。

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